Silicijev karbid (SiC) je anorganski kerami\u010dni material, ki se pogosto uporablja v mehansko in toplotno zahtevnih aplikacijah; po trdoti mu je nadrejen le borov karbid in diamant.<\/p>\n
Karborundum je prvi\u010d odkril ameri\u0161ki izumitelj Edward G. Acheson leta 1891, ko je posku\u0161al izdelati umetne diamante, in od takrat je postal nepogre\u0161ljiva sestavina rezalnih orodij in ognjevzdr\u017enih oblog.<\/p>\n
Silicijev karbid ima izjemne fizikalne lastnosti, vendar ga pogosto napa\u010dno razumejo in tolma\u010dijo. Trdoto pogosto zamenjujejo s trdnostjo; v resnici pa se nana\u0161a na odpornost materiala proti deformaciji, ne pa na togost ali trdnost.<\/p>\n
Trdota materialov se dolo\u010da na podlagi njihove mikrotrdnosti ali modula stri\u017ene trdnosti v majhnem merilu v vseh smereh, ne pa na podlagi njihove togosti ali Youngovega modula, ki je odvisen od razli\u010dnih dejavnikov, vklju\u010dno z geometrijo in kemijsko sestavo; na primer, silicijev karbid je precej trdnej\u0161i od diamanta, vendar manj tog od osmija ali volframa.<\/p>\n
Trdnej\u0161i materiali so ponavadi bolj odporni proti po\u0161kodbam, vendar manj pro\u017eni ali elasti\u010dni kot njihovi mehkej\u0161i ekvivalenti \u2013 zato se pojma \u00bbtrdnost\u00ab in \u00bbtrdota\u00ab v\u010dasih uporabljata kot sopomenki.<\/p>\n
Karbid silicija se pona\u0161a z najve\u010djo trdoto med vsemi kristalnimi spojinami, \u010deprav ni povsem tako trd kot diamant. Karbid silicija, ki se industrijsko proizvaja za uporabo kot brusivo ter v drugih metalur\u0161kih in ognjevzdr\u017enih aplikacijah, pa tudi v proizvodnji keramike, se pojavlja tudi kot sinteti\u010dni moissanit v nakitu, ki nadome\u0161\u010da naravne dragulje.<\/p>\n
Kompoziti, ki vsebujejo silicijev karbid, ka\u017eejo pove\u010danje trdote, sorazmerno z njihovim masnim dele\u017eem SiC, saj so vgrajeni v matriko in so bolj odporni proti po\u0161kodbam ter stri\u017enim silam.<\/p>\n
Silicijev karbid ima visoko toplotno prevodnost, kar pomeni, da zlahka prena\u0161a toploto. To poteka prek molekularnih vibracij in stika med molekulami znotraj materiala; pri tem prenosu imajo klju\u010dno vlogo temperaturni gradienti po njegovi debelini, pa tudi gostota in kristalna struktura njegovih sestavnih delov.<\/p>\n
Toplotna prevodnost je klju\u010dna lastnost pri proizvodnji napredne keramike, kot je tista, ki se uporablja v avtomobilskih zavorah in sklopkah, saj tem materialom omogo\u010da delovanje pri vi\u0161jih temperaturah, ne da bi pri tem izgubili svoje mehanske lastnosti. Keramika se pogosto uporablja tudi kot material za neprebojne jopi\u010de, saj je dovolj trdna, da prenese izjemno velike sile, ne da bi se zlomila.<\/p>\n
Visoka prevodnost SiC omogo\u010da, da polprevodniki, izdelani iz SiC, delujejo pri precej vi\u0161jih frekvencah in temperaturah kot tranzistorji in diode na osnovi silicija, kar zmanj\u0161uje izgube mo\u010di in hkrati pove\u010duje zanesljivost.<\/p>\n
Kemi\u010dna sestava silicijevega karbida ga prav tako uvr\u0161\u010da med izredno stabilne materiale, odporne proti koroziji, zaradi \u010desar je ena izmed najtrajnej\u0161ih industrijskih in metalur\u0161kih keramik, ki so danes na voljo. Odlikuje ga odli\u010dna odpornost proti kemikalijam, kot so klorovodikova, \u017eveplova in fluorovodikova kislina, ter koncentriranim bazam, kot je natrijev hidroksid. Poleg tega se silicijev karbid lahko stopi celo pri visokih temperaturah, da tvori mo\u010dne vezi s steklom ali drugimi krhkimi materiali, kot je keramika.<\/p>\n
Elektri\u010dna prevodnost SiC-ja ga uvr\u0161\u010da med neprecenljive materiale v energetskih aplikacijah, zlasti v tistih, kjer se uporabljajo velike koli\u010dine toka. Zaradi svojih izjemnih elektri\u010dnih lastnosti se je SiC uveljavil kot primerna alternativa silicijevim polprevodnikom za zahtevne namene, kot so elektronska oprema v elektri\u010dnih avtomobilih ter instrumenti na sondah, namenjenih za polete na Mars ali Venero (Mantooth, Zetterling & Rusu).<\/p>\n
Visoko elektri\u010dno prevodnost SiC-ja je mogo\u010de pripisati njegovi \u0161iroki energijski vrzeli. Razlika med valen\u010dnim in prevodnim pasom dolo\u010da, ali je material prevodnik ali izolator; pri \u0161iroki vrzeli se elektroni lahko prosto gibljejo iz valen\u010dnega pasu v prevodni pas, medtem ko za prehod te vrzeli pri izolatorju potrebujemo neprimerno veliko koli\u010dino energije.<\/p>\n
Kemi\u010dna infiltracija iz pare (CVI) ali impregnacija s polimerom in piroliza (PIP) SiC tipa n v njegovo matriko pove\u010da elektri\u010dno prevodnost za dva do tri redove velikosti pri vi\u0161jih temperaturah, kar je posledica nastajanja kristalov z manj\u0161imi energijskimi vrzeli kot jih ima nepreoblikovan silicijev karbid. To pove\u010danje je mogo\u010de pripisati nastajanju novih kristalov SiC z ve\u010djo elektri\u010dno prevodnostjo.<\/p>\n
Material Si-SiC ima elektri\u010dno prevodnost med 10\u2075 in 10\u2077 Ohm*cm zaradi nizke stopnje toplotnega raztezanja ter elektri\u010dne prevodnosti 10\u2075\u201310\u2077 Ohm*cm na cm\u00b2, zaradi \u010desar je primeren za uporabo v aplikacijah, ki zahtevajo visoke tokove, visoke temperature, odpornost proti eroziji in za\u0161\u010dito pred korozijo. Zaradi te kombinacije lastnosti se Si-SiC izkazuje kot idealna izbira.<\/p>\n
Silicijev karbid je sestavljen iz atomov ogljika in silicija, razporejenih v \u0161tiristranske strukture, povezane z mo\u010dnimi vezmi, ki tvorijo njegovo kristalno strukturo. Te mo\u010dne vezi silicijevemu karbidu dajejo izjemno trdo in \u017eilavo povr\u0161ino, ki je hkrati tudi kemi\u010dno odporna; njegova trajnost ga \u0161\u010diti tudi pred kislinskimi vplivi ter pred toplotnimi \u0161oki do 1600 \u00b0C. Poleg tega je zaradi odli\u010dne odpornosti proti po\u0161kodbam zaradi udarcev primeren za uporabo v aplikacijah, kjer je pomemben dejavnik fizi\u010dna obraba, kot so brizgalne \u0161obe, \u0161obe za peskanje ali sestavni deli ciklonov.<\/p>\n
Kerami\u010dni nanodelci so eden od najla\u017ejih, najtrdnej\u0161ih in najtr\u0161ih naprednih kerami\u010dnih materialov, ki so na voljo. Odlikujejo jih odli\u010dne elektri\u010dne lastnosti, odli\u010dna toplotna prevodnost in nizek koeficient toplotnega raztezanja; poleg tega so kot polprevodni\u0161ki material odporni proti visokim temperaturam.<\/p>\n
Silicijev karbid je polprevodnik s \u0161iroko energijsko vrzeljo, zaradi \u010desar je primeren za mo\u010dnostno elektroniko. Njegova napetostna odpornost je 10-krat vi\u0161ja od navadnega silicija, v sistemih, ki delujejo pri visokih hitrostih ali temperaturah, pa je bolj\u0161i od galijevega nitrida.<\/p>\n
Proizvodnja sinteti\u010dnega diamanta, namenjenega predvsem za uporabo kot brusivo, poteka sinteti\u010dno; vendar pa med druge uporabe sinteti\u010dnega diamanta sodijo tudi aplikacije v draguljarstvu. Zaradi svoje dolge \u017eivljenjske dobe in odpornosti proti obrabi ga sodobni draguljarji pogosto uporabljajo kot sestavino zaradi njegove trajnosti in odpornosti proti po\u0161kodbam zaradi obrabe. Poleg tega se sinteti\u010dni diamant uporablja tudi kot brusivo v brusilnih orodjih, avtomobilskih delih in ognjevzdr\u017enih materialih \u2013 poleg tega, da je trden, trajen in koristen v kombinaciji z materiali, kot sta jeklo in volframov karbid, pri obdelavi v kombinaciji z drugimi trdimi in trajnimi materiali, kot sta jeklo in volframov karbid, za bolj\u0161e rezultate.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Silicon carbide (SiC) is an inorganic ceramic material widely used in mechanically and thermally demanding applications, second only to boron carbide and diamond in terms of hardness. Carborundum was first discovered by American inventor Edward G. Acheson while trying to produce artificial diamonds in 1891 and has become an indispensable component in cutting tools and […]<\/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":"","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":"","adv-header-id-meta":"","stick-header-meta":"","header-above-stick-meta":"","header-main-stick-meta":"","header-below-stick-meta":"","astra-migrate-meta-layouts":"default","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-308","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-knowledge"],"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/sl\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/308","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=308"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/sl\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/308\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":309,"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/sl\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/308\/revisions\/309"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/sl\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=308"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/sl\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=308"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/sl\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=308"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}