Silicijev karbid (SiC) je izjemno trda in trpe\u017ena kemi\u010dna spojina, sestavljena iz silicija in ogljika, ki ima lastnosti polprevodnika s \u0161iroko energijsko vrzeljo in se uporablja v elektronskih napravah, ki delujejo pri visokih temperaturah in napetostih.<\/p>\n
SiC se v naravi pojavlja kot mineral, znan pod imenom moissanit, prvi\u010d pa so ga v ve\u010djih koli\u010dinah za\u010deli proizvajati kot brusivo leta 1893. Od takrat se je razvil v izjemno trpe\u017eno keramiko, ki se uporablja v \u0161tevilnih podro\u010djih, od avtomobilskih zavor in sklopk do neprebojnih jopi\u010dev.<\/p>\n
Silicijev karbid je inertna spojina, sestavljena iz silicija in ogljika, ki se po svojih kemijskih lastnostih odlikuje po inertnosti in trdnosti. Z dodajanjem dopantov, kot so du\u0161ik, fosfor ali galij, se iz njega izdelujejo polprevodniki. Ko se kristalizira, tvori gosto zapakirane strukture, v katerih vsak atom tvori \u0161tiri ogljikove\/silicijeve tetraedre, ki med seboj tvorijo kovalentne vezi in tako oblikujejo \u0161tiri kubi\u010dne strukture kovalentno vezanih silicijevih\/ogljikovih tetraedrov, povezanih s kovalentnimi vezmi.<\/p>\n
SiC je izjemno trd in vzdr\u017eljiv material z odli\u010dnimi elektri\u010dnimi lastnostmi, zaradi \u010desar je primeren za komponente, ki delujejo pri visokih temperaturah in frekvencah, ne da bi pri tem trpela zanesljivost, kot so tranzistorji in Schottkyjeve diode.<\/p>\n
Edward Acheson je umetni silicijev karbid prvi\u010d proizvedel leta 1891 po naklju\u010dju, ko je v elektri\u010dni pe\u010di segreval me\u0161anico ogljika in silicijevega dioksida, pri \u010demer so nastali \u010drni kristali, podobni diamantu. Kasneje jih je v naravi opazil Henri Moissan na najdi\u0161\u010du meteorita Canyon Diablo v Arizoni, ki je to snov poimenoval moissanit.<\/p>\n
V industriji se silicijev karbid lahko proizvaja bodisi z reakcijskim vezanjem bodisi s postopki sintranja; obe metodi pomembno vplivata na njegovo kon\u010dno mikrostrukturo. Reakcijsko vezani SiC se lahko proizvaja z infiltracijo kompaktov, sestavljenih iz silicijevega karbida in ogljika, s teko\u010dim silicijem; to povzro\u010di, da se ve\u010d SiC ve\u017ee na izvorne delce prek kemi\u010dne reakcije. Sintranje vklju\u010duje stiskanje pra\u0161kastega SiC v ingote, dokler se med dvema reagiranima plastema ne oblikuje nereagirana plast; nato jih ponovno stisnemo, kar ustvari plasti a-SiC in b-SiC z nereagiranimi plastmi med njimi, ki so posledica stiskanja ingotov iz pra\u0161kastega SiC; tako nastanejo plasti a-SiC in b-SiC z nereagiranimi plastmi med njimi, z nereagiranim slojem med njimi, v nasprotju z reakcijsko vezanim SiC, z nereagiranimi plastmi med dvema metodama polnjenja in vezanja, ki proizvajata SiC-ingote, oblikovane s stiskanjem ingotov iz SiC v prahu, pri \u010demer se plasti (a-SiC in b-SiC z nereagiranimi plastmi med njima) oblikujejo s stiskanjem SiC v prahu v ingote, ustvarjene s stiskanjem SiC v prahu v ingote. Pri sintranju se prah SiC stiska v ingote, pri \u010demer se oblikujejo plasti (a-SiC in nereagirana plast med njima).<\/p>\n
Tveganja za zdravje in varnost, ki jih povzro\u010dajo prah in vlakna, nastala med obdelavo, so glavna skrb pri trdih materialih, kot je grafit. Ti lahko dra\u017eijo o\u010di in ko\u017eo, povzro\u010dajo bolezni dihal, kot je plju\u010dna fibroza, ali prispevajo k nastanku rakavih obolenj.<\/p>\n
Karbid silicija v \u010disti obliki se pona\u0161a z odli\u010dno kemi\u010dno in toplotno odpornostjo, zaradi \u010desar je primeren za bru\u0161enje trdih kovin, kakr\u0161ne se uporabljajo v sodobnih kovinskih obdelavah. Zaradi svoje izredno abrazivne povr\u0161ine se karbid silicija pogosto uporablja tudi kot brusivo v sodobnem kamnosekstvu, saj je trpe\u017een in relativno cenovno dostopen. Silicijev karbid se uporablja tudi kot grelni elementi v industrijskih pe\u010deh, kot tudi v obliki delov, odpornih proti obrabi, ki se uporabljajo v strojih, kot so drobilniki in \u010drpalke, ter kot polprevodni\u0161ki substrati za svetle\u010de diode (LED).<\/p>\n
Silicijev karbid se lahko oblikuje v razli\u010dne polimorfe z nadzorovanjem temperature reakcije in procesa nastajanja, pri \u010demer ima alfa-silicijev karbid (a-SiC) heksagonalno kristalno strukturo, podobno wurtzitu. Beta-silicijev karbid (b-SiC) pa ima kristalno strukturo cinkove blende, ki spominja na diamant. Nazadnje je tetraedri\u010dni silicijev karbid (TiC), ki ima visoko napetostno odpornost, vendar se proizvaja le v majhnih koli\u010dinah, in velja za najzahtevnej\u0161ega med vsemi.<\/p>\n
\u010cisti SiC je neprozoren kristal rumene, zelene ali modro-\u010drne barve s povpre\u010dno gostoto 3,21 g\/cm\u00b3, ki se tali pri 2700 \u00b0C; v vodi je netopljiv, vendar se v raztopini raztaplja z alkalijami, kot sta NaOH ali KOH. Ko se stopi s silicijem, tvori karbidno steklo, medtem ko se ob uparjanju lahko oblikujejo monokristalni blokki za uporabo v elektronskih napravah.<\/p>\n
Silicijev karbid je izjemno trden, korozijsko odporen in trd material s trdoto po Mohsovi lestvici 9. Zaradi svoje odpornosti proti praskam ga je zelo te\u017eko opraskati ali zlomiti, zaradi \u010desar je idealen za visokonapetostne aplikacije, kot so avtomobilske zavore. Polprevodni\u0161ke lastnosti silicijevega karbida z \u0161iroko energijsko vrzeljo prav tako zmanj\u0161ujejo porabo energije za premik elektronov v prevodni pas (trikrat manj\u0161o kot pri siliciju). Zaradi tega je silicijev karbid odli\u010den kandidat za visokonapetostne aplikacije.<\/p>\n
Karbid ogljika se lahko sintetizira z reakcijo ogljika s kremen\u010devim peskom v elektri\u010dni grafitni pe\u010di pri temperaturah med 1.600 in 2.500 \u00b0C; prvi\u010d ga je umetno ustvaril Edward Acheson leta 1891 za industrijske brusilne namene. Njegovo delo je navdihnilo Henrija Moisana v Franciji, da je sintetiziral silicijev karbid z me\u0161anjem kremena z ogljikom, kar je privedlo do nastanka moissanita, ki se danes pogosto uporablja v nakitu.<\/p>\n
Silicijev karbid ima kot ognjevzdr\u017een material \u0161tevilne uporabe, ki segajo od izdelave rezalnih orodij in brusilnih sredstev, konstrukcijskih materialov (neprebojnih jopi\u010dev in kompozitnih oklepov), avtomobilskih delov (zavornih kolutov) do materialov, odpornih proti obrabi, za \u010drpalke in raketne motorje. Silicijev karbid se uporablja tudi v svetle\u010dih diodah in tranzistorjih zaradi svoje nizke toplotne raztegljivosti, odpornosti proti kemi\u010dnim reakcijam in sposobnosti, da prenese visoke temperature; njegova togost, trdota in visoka toplotna prevodnost ga zaradi vesoljskih pogojev ter ravni sevanja, ki bi lahko uni\u010dile druge opti\u010dne materiale, naredijo za privla\u010dno izbiro materiala za zrcala v astronomskih teleskopih.<\/p>\n
Proizvodni postopki za silicijev karbid vklju\u010dujejo ve\u010d korakov, namenjenih proizvodnji materiala najvi\u0161je kakovosti. Surovine morajo najprej preiti stroge postopke \u010di\u0161\u010denja, s katerimi se odstranijo ne\u010distote; to proizvajalcem omogo\u010da bolj\u0161i nadzor nad sestavo kon\u010dnega izdelka.<\/p>\n
Po pre\u010di\u0161\u010denju se silicijev in ogljikov prah zme\u0161ata v dolo\u010denih razmerjih, da se dose\u017ee \u017eelena sestava SiC. Nato se z razli\u010dnimi tehnikami, kot so stiskanje, iztiskanje in litje iz ka\u0161e, oblikujeta v razli\u010dne oblike, na primer v plo\u0161\u010dice ali brusna zrna, preden se s sintranjem segrevata na visoke temperature za nadaljnjo utrjevanje v trdnej\u0161e, gostej\u0161e in trajnej\u0161e izdelke z izbolj\u0161animimi mehanskimi lastnostmi.<\/p>\n
Med izdelke iz silicijevega karbida spadajo kerami\u010dna neprebojna jopi\u010da ter avtomobilske zavore in sklopke iz silicijevega karbida; iz velikih monokristalov SiC je mogo\u010de celo pridobiti redke dragulje, kot je moissanit.<\/p>\n
SiC je anorganska kemi\u010dna spojina, vendar je mogo\u010de dose\u010di, da se obna\u0161a bolj kot polprevodnik, in sicer z dodajanjem ne\u010distot, kot sta du\u0161ik ali fosfor, ki ustvarjata obmo\u010dja n-tipa oziroma p-tipa. Zaradi tega SiC prevaja elektriko glede na spremembe temperature in jakosti \u2013 kar ga naredi idealnega za uporabo v mo\u010dnostni elektroniki.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
What Is Silicon Carbide Composition? Silicon carbide (SiC) is an extremely hard and sturdy chemical compound composed of silicon and carbon that features wide band gap semiconductor properties for use in high temperature and voltage electronic devices. SiC is found naturally as a mineral known as moissanite and was first mass-produced as an abrasive in […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"site-sidebar-layout":"default","site-content-layout":"","ast-site-content-layout":"default","site-content-style":"default","site-sidebar-style":"default","ast-global-header-display":"","ast-banner-title-visibility":"","ast-main-header-display":"","ast-hfb-above-header-display":"","ast-hfb-below-header-display":"","ast-hfb-mobile-header-display":"","site-post-title":"","ast-breadcrumbs-content":"","ast-featured-img":"","footer-sml-layout":"","theme-transparent-header-meta":"default","adv-header-id-meta":"","stick-header-meta":"","header-above-stick-meta":"","header-main-stick-meta":"","header-below-stick-meta":"","astra-migrate-meta-layouts":"set","ast-page-background-enabled":"default","ast-page-background-meta":{"desktop":{"background-color":"var(--ast-global-color-4)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"tablet":{"background-color":"","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"mobile":{"background-color":"","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""}},"ast-content-background-meta":{"desktop":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"tablet":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"mobile":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""}},"footnotes":""},"categories":[64],"tags":[],"class_list":["post-288","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-knowledge"],"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/sl\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/288","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/sl\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/sl\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/sl\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/sl\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=288"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/sl\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/288\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":289,"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/sl\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/288\/revisions\/289"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/sl\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=288"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/sl\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=288"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/sl\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=288"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}