Kiselkarbid Definition

Kiselkarbid, vanligen benämnt SiC, är ett slipmaterial som består av kisel och kol och som har tillverkats industriellt sedan slutet av 1800-talet för användning som slipmedel. Dessutom finns naturliga avlagringar av SiC i mineralformationer av moissanit.

Keramiska glasyrer innehåller pulver av detta ämne som, när det tillsätts i keramikugnar, producerar glasbubblor som ger en visuell och texturell attraktion.

Slipande

Kiselkarbid är ett extremt hårt ämne som används som blästermedel vid slipning av material, med en klassificering på Mohs-skalan som närmar sig diamant. Dessutom utgör detta keramiska material en del av slipskivor och skärverktyg samt finns i produkter som smärgelduk, sandpapper och skosulor, eldfasta tegelstenar i ugnar för icke-järnmetallurgi och keramisk industri som eldfasta tegelstenar i ugnar för icke-järnmetallurgi som eldfasta tegelstenar eldfasta tegelstenar som finns i ugnar för icke-järnmetallurgi eller i högtemperaturtillämpningar som keramiska plattor som finns i skottsäkra västar.

Kiselkarbidens slipande egenskaper härrör från dess skiktade kristallstruktur. Varje kolatom binds till fyra kiselatomer i en oktaedrisk konfiguration för starka bindningsegenskaper - vilket gör detta material till ett av de enda syntetiska ämnena med sådana egenskaper som gör ett kraftfullt uttalande om industriella tillämpningar med prestanda.

Speglar av kiselkarbid är det perfekta materialet för astronomiska teleskop tack vare sin styvhet, låga värmeutvidgning och hållfasthet. Både Herschel Space Telescope och Gaia Space Telescope använder kiselkarbidspeglar för att reflektera ljus. Kemisk förångningsdeposition är ett effektivt sätt att skapa dessa material eftersom kisel och kol växer samman till polykristallina filmformer på glassubstrat.

Halvledare

Halvledare av kiselkarbid har gjort betydande framsteg inom fordonsindustrin tack vare sin förmåga att hantera höga spänningar. Denna bedrift kan tillskrivas dess breda bandgap som gör att elektroner lättare kan passera över det än vad vanliga kiselhalvledare gör.

Kiselkarbidens unika egenskaper gör den lämplig för olika elektriska tillämpningar, bland annat kraftgenerering. Därför har kiselkarbid blivit alltmer populärt i applikationer för elfordon där det skapar effektivare och kraftfullare kraftelektronik som tål högre spänningar än motsvarande kiselprodukter.

Kiselkarbid förekommer inte naturligt (utom som ett sällsynt mineral som kallas moissanit), men har ändå massproducerats i pulverform i över 100 år och används nu i applikationer som slipskivor, slipmedel och skottsäkra västar. Dess överlägsna egenskaper inkluderar hög hårdhet (9 på Mohs skala), kemisk inertitet, värmeledningsförmåga och nötningsbeständighet - egenskaper som gör kiselkarbid mycket eftertraktat av tillverkare av dessa applikationer.

Kiselkarbid bildas i två primära koordinationstetraedrar bestående av fyra kisel- och fyra kolatomer kovalent bundna av kovalenta bindningar, så kallade koordinationstetraedrar. Genom att förändra dess atomarrangemang för att producera olika polytyper kan kristallina strukturer produceras. Genom att tillsätta föroreningar som trevärda eller femvärda ämnen kan ingenjörer ändra elektriska egenskaper för att uppfylla olika tillämpningar - populära dopningsmedel inkluderar bor, fosfor och arsenik som dopningsmedel för kiselkarbiddopningsmedel.

Värmebeständig

Kiselkarbidens hårda och slitstarka egenskaper gör att den tål både höga temperaturer och slitage, vilket gör den till ett viktigt material i industriella ugnsinfodringar, komponenter till raketmotorer, slitstarka verktyg som slipskivor och verktygsblad, keramik och även dopad med kväve, fosfor, aluminium eller gallium för att producera halvledare som används i elektronik som t.ex. lysdioder (LED).

Kiselkarbid förekommer naturligt som mineralet moissanit. Den upptäcktes för första gången 1893 i Canyon Diablo-meteorkratern i Arizona och dess struktur liknar diamanter - moissanitsmycken har faktiskt länge sålts som ett alternativ.

Kiselkarbid har länge varit känt för sin användning inom konst och hantverk på grund av sina slipande egenskaper. Det kan användas för att slipa trä, metaller och stenar till släta ytor för målning eller lackering; dessutom är det ett integrerat material i modern stenhuggeri, som används i många olika tekniker, från glasetsning till stenhuggning.

Elkem SiC erbjuder StarCeram S kiselkarbid, en industriell keramik som kan formas till olika former och storlekar för specifika tillämpningar, med fin ytfinish för poleringsändamål. Vår anläggning i Liege i Belgien har avancerad utrustning som kan tillverka SiC-produkter enligt exakta specifikationer.

Elektrisk ledare

Kiselkarbid (SiC), vanligen kallat karborundum, förekommer naturligt som mineralet moissanit och har massproducerats som pulver sedan 1893 för slipande applikationer som slipskivor. Sedan 1893 har det också massintrats för att bilda mycket hårda keramer som används i applikationer som kräver hög uthållighet, t.ex. bilbromsar, kopplingar och skottsäkra västar keramiska plattor inbäddade med SiC plattor inbäddade med kisel med brett bandgap i dessa kapaciteter. SiC:s breda bandgap gör att det i dessa avseenden är överlägset kisel.

Bandgapet är den energimängd som krävs för att elektroner ska kunna övergå mellan valens- och ledningsbanden i en atom, vilket gör att elektronerna rör sig snabbare och effektivare - viktiga egenskaper för halvledarkomponenter som arbetar med höga hastigheter och/eller spänningar. Ett bredare bandgap gör att elektronerna kan röra sig snabbare mellan dessa band.

SiC har ett utökat bandgap jämfört med den traditionella halvledaren kisel, vilket gör det till ett idealiskt material för kraftelektronik som den som finns i elbilarnas traktionsomriktare. SiC:s överlägsna värmeledningsförmåga jämfört med kisel bidrar ytterligare till denna fördel och möjliggör effektivare drift av kraftelektroniken utan behov av aktiva kylsystem som ökar vikten och kostnaden för elbilar.