Karbid kremíka CTe

Karbid kremíka cte je jedným z najľahších, najtvrdších a najpevnejších keramických materiálov na trhu. Vyznačuje sa vynikajúcou odolnosťou voči kyselinám, ako aj nízkou tepelnou vodivosťou a tepelnou rozťažnosťou a odoláva extrémnym teplotám bez problémov s tepelnou rozťažnosťou.

Kryštalický grafén má vrstevnatú kryštálovú štruktúru a vyskytuje sa v niekoľkých polytypoch, ktoré sa líšia len poradím vrstiev. Všetky majú charakteristické elektronické pásy; z týchto modifikácií má beta modifikácia obzvlášť atraktívne vlastnosti.

Mechanické vlastnosti

Karbid kremíka (SiC) je výnimočná technická keramika, ktorá sa stala nenahraditeľným materiálom v moderných technologických aplikáciách. Tento čiernosivý až sivý materiál vyniká tým, že je hustejší ako mnohé bežné keramiky, ale menej hustý ako mnohé kovy; vďaka vynikajúcim mechanickým vlastnostiam a tepelnej stabilite predstavuje SiC vynikajúce riešenie v náročných prostrediach, kde by tradičné materiály mohli zlyhať.

Karbid kremíka cte sa skladá z mriežky väzieb medzi atómami uhlíka a kremíka, ktoré vytvárajú mimoriadne odolný, pevný materiál s vynikajúcou odolnosťou proti opotrebovaniu a oxidačným vlastnostiam, ktorý spoľahlivo pracuje v extrémnych prostrediach, ako sú pece, roztavené kovy a petrochemický priemysel.

Vďaka vynikajúcej chemickej inertnosti je polykarbonát ideálny na bezpečnú prácu v náročných chemických prostrediach, ktoré by rýchlo znehodnotili krehkejšie materiály, ako napríklad pri výrobe ocele, petrochémie a keramiky, kde sa chemické zlúčeniny často používajú ako suroviny alebo katalyzátory na podporu funkčnosti výrobkov. Vďaka tejto vlastnosti je polykarbonát mimoriadne vhodný na spoľahlivú prácu v týchto podmienkach.

Keramika z karbidu kremíka je známa svojou vysokou odolnosťou, má vyšší Youngov modul ako väčšina keramických materiálov, aby odolala nárazom, ktoré by inak mohli spôsobiť prasknutie alebo zlomenie menej kvalitných materiálov, a poskytuje ochranu pred zlomeninami alebo prasklinami spôsobenými nárazmi, ktoré by spôsobili prasknutie menej kvalitných materiálov, ako sú mlyny, brúsky, expandéry alebo extrudéry. Vďaka tejto vlastnosti sa začal bežne používať v mlynoch, brúskach, expandéroch alebo extrudéroch, kde by mohlo dôjsť k poškodeniu v dôsledku opotrebovania.

Karbid kremíka ako priemyselná keramika odoláva drsným podmienkam prostredia, ako sú extrémne teploty, chemická korózia a abrázia. Okrem toho táto vysoko odolná keramika dokáže odolávať vysokým úrovniam mechanického namáhania, keď odoláva tlaku až 240 MPa a pevnosti v ťahu 10 GPa.

Podobne ako iná technická keramika, aj karbid kremíka vykazuje extrémne nízky koeficient tepelnej rozťažnosti (CTE), ktorý mu umožňuje zachovať si štruktúru pri teplotných výkyvoch. Vďaka tejto vlastnosti je karbid kremíka nevyhnutný v polovodičových aplikáciách, kde musia vysoké výkony pracovať pri intenzívnych teplotných zmenách. Okrem toho sa karbid kremíka môže pochváliť výnimočnou mechanickou pevnosťou - Youngov modul presahujúci 400 MPa poskytuje dobrú rozmerovú stabilitu.

Tepelné vlastnosti

Karbid kremíka je extrémne pevný a pružný materiál, ktorý je schopný odolávať extrémnym teplotám, je chemicky inertný a nehorľavý, čo z neho robí ideálny materiál pre náročné podmienky, ako je 3D tlač, výroba balistiky, energetické technológie alebo výroba papiera. Okrem toho má karbid kremíka nízku úroveň toxikologickej toxicity, a preto je vhodný na mnohé aplikácie, kde by kovy inak nefungovali.

Karbid kremíka CTE ponúka vynikajúce tepelné vlastnosti na použitie v aplikáciách pri zvýšených teplotách vrátane polovodičov a elektronických zariadení. Jeho vynikajúca teplotná stabilita pomáha predchádzať degradácii v dôsledku horúcich miest v zariadeniach, zatiaľ čo jeho nízka teplotná rozťažnosť odoláva veľkým zmenám bez namáhania spojov alebo praskania - výsledkom je spoľahlivý výkon pri zvýšených teplotách. SiC má výrazne nižší koeficient tepelnej rozťažnosti (CTE), vďaka čomu je pri znášaní takéhoto namáhania spoľahlivejší ako kovové materiály.

Historické metódy výroby karbidu kremíka zahŕňali zahrievanie zmesi ílu (kremičitanu hlinitého) a práškového koksu v železnej miske, pričom Edward Goodrich Acheson sa zaslúžil o výrobu veľkého množstva v roku 1891; jeho výrobok sa stal známy ako karborundum. Dnes sa však môže vyrábať aj rozpúšťaním uhlíka v kvapalnom kremíku alebo tavením karbidu vápnika a oxidu kremičitého, alebo pomocou elektrických pecí na redukciu kremíka uhlíkom.

Karbid kremíka je vynikajúci vodič tepla s tepelnou vodivosťou približne dvakrát vyššou ako čistá meď, má nízku tepelnú rozťažnosť a je odolný voči tepelným šokom.

Karbid kremíka je obľúbený žiaruvzdorný materiál vďaka svojej pevnosti, tuhosti a tepelným vlastnostiam; na Mohsovej stupnici tvrdosti je na deviatom mieste nad oxidom hlinitým, ale pod diamantom. Vďaka tejto univerzálnosti je vynikajúcou voľbou pre zrkadlá astronomických teleskopov.

Tepelné vlastnosti pórovitého karbidu kremíka možno zlepšiť pridaním prísad, ako je bór alebo horčík, čím sa zlepší lámavosť a modul pružnosti, čím sa zvýši výkon v náročných prostrediach.

Chemické vlastnosti

Karbid kremíka (SiC), bežne označovaný ako karborundum, je jedným z kľúčových priemyselných keramických materiálov. Prvýkrát ho synteticky vyrobil Edward Acheson v roku 1891 a je to jedna z najtvrdších látok na Zemi - druhá po diamante na Mohsovej stupnici tvrdosti - SiC je vysoko odolný proti korózii a oderu a poskytuje výnimočnú odolnosť proti tepelným šokom - vlastnosti, ktoré ho robia neoceniteľnou súčasťou priemyselných a vojenských zariadení.

SiC je inertný materiál zložený zo silných väzieb medzi atómami uhlíka a kremíka, ktoré mu dodávajú mimoriadnu tvrdosť, mechanickú pevnosť, vysoké teploty topenia a varu, nízku hustotu a tepelnú vodivosť. Vysoká chemická zotrvačnosť SiC mu umožňuje odolávať korózii spôsobenej soľami, kyselinami, zásadami a troskami, pričom za bežných okolností zostáva neovplyvnený vzduchom alebo parou - hoci pri vystavení kyslému prostrediu alebo zahriatiu pri vyšších teplotách môže rýchlo dôjsť k rýchlej oxidácii.

SiC má mnoho rôznych chemických vlastností, ktoré závisia od jeho kryštalografickej štruktúry a zloženia. Rôzne polytypy alebo kryštálové formy SiC vykazujú rozdielne polovodičové vlastnosti závislé od štruktúry a orientácie v rámci mriežkovej štruktúry - napríklad 6H SiC vykazuje výrazne vyššiu pohyblivosť elektrónov v porovnaní s 3C a 4H formami materiálu.

Karbid kremíka sa môže pochváliť pôsobivými fyzikálnymi a chemickými vlastnosťami, ktoré z neho robia vynikajúci materiál na použitie v jadrových reaktoroch, vrátane toho, že je nereaktívny s nízkym prierezom neutrónov a vynikajúcou odolnosťou voči poškodeniu žiarením. Karbid kremíka je preto vynikajúcou voľbou materiálu.

SiC sa v prírode vyskytuje ako čierny minerál nazývaný moissanit, ktorý sa nachádza len vo veľmi obmedzenom množstve v korundových ložiskách a kimberlitových rúrach, hoci sa dá syntetizovať aj umelo v laboratóriách. Väčšina prirodzene sa vyskytujúceho moissanitu sa ťaží v kaňone Diablo v Arizone, kde sa používa na výrobu syntetických diamantov - hoci medzi ďalšie zdroje patria meteority a pieskovec. Väčšina SiC predávaného na celom svete sa vyrába synteticky na použitie ako abrazívum, prísada do ocele, konštrukčný keramický komponent alebo komponent polovodičovej elektroniky - najčastejšie sa však na celom svete predáva synteticky vyrobený s použitím komponentov a aplikácií polovodičovej elektroniky.

Elektrické vlastnosti

Karbid kremíka v kryštalickej forme je polovodič so širokým energetickým pásmom a atraktívnym vlastnostným profilom, vrátane výnimočne vysokého elektrického prierazného poľa a vysokej rýchlosti nasýtenia nosičov náboja. Okrem toho sa karbid kremíka môže pochváliť trikrát vyššou tepelnou vodivosťou ako Si a je inertný voči chemikáliám, čo z neho robí vynikajúci materiál na použitie v elektrických a optoelektronických aplikáciách.

Univerzálne vlastnosti karbidu kremíka z neho robia kľúčový stavebný prvok v moderných technologických a priemyselných aplikáciách, ktoré vyžadujú stabilitu, účinnosť a odolnosť. Jeho schopnosť odolávať extrémnym teplotám a zároveň odolávať chemickým reakciám z neho robí neoceniteľnú súčasť pokročilých systémov, ktoré pracujú v extrémnych podmienkach.

Karbid kremíka má neobvyklú kryštálovú štruktúru, ktorá sa vyznačuje silnými chemickými väzbami medzi atómami uhlíka a kremíka, vďaka čomu sa vyznačuje tvrdosťou, chemickou inertnosťou, tepelnou stabilitou a tepelnou vodivosťou, ktoré ho robia vhodným do extrémnych prostredí.

Na rozdiel od mnohých keramických materiálov SiC nestráca pevnosť pri rôznych teplotách a zostáva neporušený aj v náročných podmienkach prostredia. Okrem toho je inertný voči kyselinám a chemikáliám vyskytujúcim sa v jeho okolí, čo znižuje potenciál poškodenia mechanických komponentov alebo prostredí vystavených intenzívnym podmienkam prostredia.

Z chemického hľadiska je najcharakteristickejšou vlastnosťou keramiky jej nerozpustnosť vo vode a alkohole - táto vlastnosť ju odlišuje od bežných keramických materiálov, ako aj od niektorých kovov, a dokazuje jej odolnosť v náročných chemických prostrediach.

Karbid kremíka sa vyznačuje nízkym koeficientom tepelnej rozťažnosti a výnimočnou pevnosťou pri zvýšených teplotách, vďaka čomu je ideálny pre náročné aplikácie a špičkové technologické prostredia. Okrem toho je vďaka svojej nerozpustnosti rozumnou voľbou v podmienkach vysokého tlaku, kde by iné materiály časom erodovali alebo degradovali.

Karbid kremíka má mnoho aplikácií v technológii dynamického tesnenia, ako sú trecie ložiská a mechanické tesnenia používané v čerpadlách a pohonných systémoch. Okrem toho karbid kremíka možno nájsť aj v balistickej technológii, energetickej technológii, v procesoch výroby papiera a ako súčasť potrubných systémov. Okrem toho je tento materiál atraktívnou voľbou pre 3D tlač vďaka svojej výnimočnej životnosti v náročných podmienkach vysokého tlaku za horúca.