Zmes karbidu kremíka

Karbid kremíka, častejšie označovaný ako karborundum, je extrémne tvrdá syntetická kryštalická zlúčenina zložená z kremíka a uhlíka, ktorá sa vyznačuje vysokou tepelnou vodivosťou, nízkym koeficientom rozťažnosti, odolnosťou voči chemickým reakciám a polovodičovými schopnosťami.

Moissanit, jeho prírodný náprotivok, sa vyskytuje ako minerál, ale nachádza sa len vo veľmi obmedzenom množstve v meteoritoch a kimberlitových ložiskách; preto sa vyrába takmer výlučne synteticky.

Tvrdosť

Karbid kremíka (SiC) je tvrdá zlúčenina kremíka a uhlíka, ktorá sa prirodzene vyskytuje ako minerál moissanit v arizonskom meteorickom kráteri Canyon Diablo. Edward Acheson začal masovo vyrábať SiC v roku 1893 na použitie ako priemyselné brusivo, hoci odvtedy sa rozšírilo jeho používanie ako základu dlhotrvajúcich keramických aplikácií, ako sú automobilové brzdy/spojky/vesty.

Merania tvrdosti podľa Mohsovej stupnice ho zaraďujú medzi najtvrdšie materiály, ktoré človek pozná, a tým sa stáva jedným z najtvrdších materiálov. Okrem toho je vďaka svojej veľmi vysokej tvrdosti (9 na Mohsovej stupnici) dostatočne odolný voči nárazom a opotrebovaniu, ako aj odolný voči korózii a v porovnaní s podobnými materiálmi má nízku tepelnú vodivosť a rozpínavosť. Okrem toho sa vďaka dopovaniu bórom, nióbom alebo hliníkom stáva polovodičovým materiálom typu p.

Karbid kremíka má tesnú štruktúru pozostávajúcu z atómov uhlíka a kremíka kovalentne viazaných do štvoratómových väzieb prostredníctvom tetraedrických väzieb, čo z neho robí pevnú látku nerozpustnú vo vode, alkohole a väčšine organických zlúčenín, ale rozpustnú v roztavených zásadách a železe. SiC je pozoruhodný svojimi fascinujúcimi elektrickými vlastnosťami; odpor sa pohybuje v rozmedzí viac ako siedmich rádov v dôsledku početných polytypov prítomných v jeho chemickom zložení.

Trvanlivosť

Karbid kremíka je veľmi odolný a vydrží vysoký tlak. Okrem toho jeho teplota topenia presahuje 2 000 °C a nízky koeficient tepelnej rozťažnosti ho predurčuje na použitie pri vysokých teplotách.

Edward Goodrich Acheson bol v roku 1891 priekopníkom jeho komerčnej výroby. Acheson použil uhlík z uhlia ako elektródu a zahrieval zmes ílu a práškového koksu v železnej miske; vznikli jasne zelené kryštály, ktoré boli veľmi tvrdé a pripomínali diamanty; táto zlúčenina bola pôvodne známa ako karborundum, ale dnes je známa ako SiC.

Plast vystužený uhlíkovými vláknami (CFRP) je neuveriteľný materiál a jedna z najtvrdších známych látok, ktorej konkurujú len diamant, kubický nitrid bóru a karbid bóru. Uhlíkové vlákno s tvrdosťou podľa Mohsa 9 sa široko používa v najrôznejších oblastiach: možno ho nájsť ako abrazívum, napríklad v brúsnych papieroch a brúsnych kotúčoch, v priemyselných peciach ako žiaruvzdorný materiál pre pece, ako rezné nástroje pre rezacie stoly, a dokonca aj v automobilových brzdách/spojkách!

Chemická inertnosť keramiky umožňuje odolávať korózii spôsobenej rôznymi chemikáliami a zachovať si pevnosť v širokom rozsahu teplôt. Keramika je tiež neoddeliteľnou súčasťou kompozitných pancierových systémov, ktoré sú účinné proti súčasným aj novým balistickým hrozbám, vrátane vysoko výkonnej ľahkej keramiky SiC spoločnosti Saint-Gobain Performance Ceramics & Refractories, ako je reakčne viazaný SiC (RBSC), spekaný SiC a karborundum na toto použitie.

Tepelná vodivosť

Karbid kremíka je vo svojej najčistejšej forme zvyčajne izolant, ale po pridaní prímesí alebo dopovania môže vykazovať polovodivé vlastnosti. Okrem toho má tento materiál vynikajúce trvanlivé vlastnosti pre vysokoteplotné aplikácie; okrem toho sa môže pochváliť nízkym prierezom neutrónov a vlastnosťami odolnosti voči poškodeniu žiarením.

Tepelná vodivosť SiC závisí od jeho štruktúry a veľkosti kryštálu. Tak ako u väčšiny pevných látok, jeho tepelná vodivosť sa zvyšuje s teplotou. Monokryštalický SiC má vysokú tepelnú vodivosť, zatiaľ čo polykryštalický SiC má zvyčajne nižšie hodnoty v dôsledku náhodného rozloženia zŕn, ktoré prispievajú k efektom povrchového rozptylu.

Karbid kremíka sa vyrába v rôznych polymorfoch, pričom najznámejšou verziou je alfa karbid kremíka (a-SiC). A-SiC sa vyznačuje hexagonálnou kryštálovou štruktúrou podobnou tej, ktorá sa vyskytuje vo wurtzite; beta modifikácia b-SiC sa vyznačuje kryštálovou štruktúrou zinkovej blende podobnou diamantu a menej často sa vyskytujúce formy môžu dokonca slúžiť ako materiály na podporu katalyzátorov.

Najnovšie SEM snímky a-SiC aj b-SiC boli zozbierané s cieľom preskúmať, ako proces syntézy ovplyvnil ich mikroštruktúru a tepelnú vodivosť. Výsledky ukázali, že tepelná vodivosť a-SiC klesá s rastúcou veľkosťou krčka, čo naznačuje, že príčinou je difúzny povrchový rozptyl. Naopak, tepelná vodivosť b-SiC sa s veľkosťou hrdla zvyšovala; tento trend zodpovedá predpovediam Callaway-Hollandovho modelu teplotnej závislosti tepelnej vodivosti fonických kryštálov.

Elektrická vodivosť

Karbid kremíka, tvrdá chemická zlúčenina zložená z oxidu kremičitého a uhlíka, sa široko používa ako abrazívum v lapidárnom a priemyselnom prostredí, napríklad pri pieskovaní, brúsení kotúčmi, rezaní vodným lúčom a pieskovaní. Tento žiaruvzdorný materiál s extrémne odolnou tvrdosťou 9 podľa Mohsa sa často používa aj na žiaruvzdorné obloženia, vykurovacie telesá a dýzy horákov. Okrem toho karbid kremíka zostáva chemicky inertný a odolný voči korózii aj voči kyselinám chlorovodíkovým, sírovým a fluorovodíkovým.

Z elektrického hľadiska je SiC v čistom stave zvyčajne izolant, avšak s určitými prídavkami alebo dopingovými látkami môže vykazovať polovodičové vlastnosti, ako je napríklad vodivosť n-typu prostredníctvom zdieľania elektrónových párov v rámci tetraedrickej kovalentnej väzbovej štruktúry prostredníctvom tzv. sp3 hybridných orbitálov.

Monokryštály SiC s vnútornou vodivosťou približne 3,1 +-0,2 eV majú vyššiu vodivosť ako čistý kremík alebo nitrid gália, čo naznačuje, že by mohli poskytovať lepšiu elektrickú vodivosť pre elektrické aplikácie.

Výrobky z karbidu kremíka spoločnosti Henan Superior Abrasives sú ideálnou voľbou na použitie v elektronických zariadeniach vďaka svojej vynikajúcej odolnosti voči napätiu - 10-krát vyššej ako pri bežnom kremíku a vyššej ako pri nitride gália! Okrem toho naša škála vysokokvalitných karbidov kremíka vykazuje vynikajúce vlastnosti odolnosti voči oxidácii a tepelným šokom, vďaka ktorým je tento materiál ideálny na použitie v elektronických zariadeniach. Keďže nám leží na srdci spokojnosť zákazníkov a dokonalosť, môžete sa od nás spoľahnúť len na to najlepšie! Zavolajte nám teraz a zistite viac informácií o našich výrobkoch! Kontaktujte nás teraz a dozviete sa viac!