З'єднання карбіду кремнію

Карбід кремнію, більш відомий як карборунд, є надзвичайно твердою синтетичною кристалічною сполукою, що складається з кремнію та вуглецю і характеризується високою теплопровідністю, низьким коефіцієнтом розширення, стійкістю до хімічних реакцій та напівпровідниковими властивостями.

Муассаніт, його природний аналог, зустрічається як мінерал, але його можна знайти лише в дуже обмеженій кількості в метеоритах і родовищах кімберліту; отже, він майже виключно виготовляється синтетично.

Твердість

Карбід кремнію (SiC) - це тверда сполука кремнію та вуглецю, що зустрічається в природі у вигляді мінералу муассаніту в метеоритному кратері Каньйон Діабло в Арізоні. Едвард Ачесон розпочав масове виробництво SiC у 1893 році для використання в якості промислового абразиву, хоча з тих пір його використання як основи керамічних виробів з тривалим терміном служби, таких як автомобільні гальма/зчеплення/жилети, набуло широкого розповсюдження.

Вимірювання твердості за шкалою Мооса відносять його до одного з найтвердіших матеріалів, відомих людині, що робить його одним з найміцніших матеріалів навколо. Крім того, його дуже висока твердість (9 одиниць за шкалою Мооса) робить його досить міцним, щоб витримувати удари і знос, а також стійким до корозії, і має низьку теплопровідність і швидкість розширення в порівнянні з аналогічними матеріалами. Крім того, легування бором, ніобієм або алюмінієм дозволяє йому стати напівпровідниковим матеріалом p-типу.

Карбід кремнію має щільно упаковану структуру, що складається з атомів вуглецю і кремнію, ковалентно з'єднаних між собою в чотириатомні зв'язки за допомогою тетраедричних зв'язків, утворюючи тверду речовину, нерозчинну у воді, спирті та більшості органічних сполук, але розчинну в розплавлених лугах і залізі. SiC вирізняється своїми дивовижними електричними властивостями; опір може коливатися більш ніж на сім порядків завдяки численним політипам, присутнім у його хімічному складі.

Довговічність

Карбід кремнію дуже міцний і витримує високий рівень тиску. Крім того, його температура плавлення перевищує 2 000 градусів за Цельсієм, а низький коефіцієнт теплового розширення робить його придатним для високотемпературних застосувань.

Едвард Гудріч Ачесон започаткував його промислове виробництво у 1891 році. Ачесон використовував вуглець з вугілля як електрод і нагрівав суміш глини та порошкоподібного коксу в залізному посуді; утворилися яскраво-зелені кристали, які були дуже твердими і нагадували алмази; ця сполука спочатку була відома під назвою карборунд, а сьогодні відома як SiC.

Армований вуглецевим волокном пластик (CFRP) - це неймовірний матеріал і одна з найтвердіших речовин, відомих людині, яка поступається лише алмазу, кубічному нітриду бору та карбіду бору. Маючи твердість за шкалою Мооса 9 одиниць, вуглепластик широко використовується в найрізноманітніших сферах: його можна знайти як абразивний матеріал, наприклад, наждачний папір і шліфувальні круги, в промислових печах як вогнетривкий матеріал для печей, як ріжучий інструмент для розкрійних столів і навіть в автомобільних гальмах/зчепленнях!

Хімічна інертність кераміки дозволяє їй протистояти корозії від різних хімічних речовин і зберігати міцність у широкому діапазоні температур. Кераміка також є невід'ємним компонентом композитних броньових систем, які ефективно протистоять як існуючим, так і новим балістичним загрозам, в тому числі високоефективної легкої кераміки SiC компанії Saint-Gobain Performance Ceramics & Refractories, такої як реакційно зв'язаний SiC (RBSC), спечений SiC і карборунд для цього використання.

Теплопровідність

Карбід кремнію зазвичай є ізолятором у чистому вигляді, але з додаванням домішок або легуванням він може проявляти напівпровідникові властивості. Крім того, цей матеріал має видатні властивості довговічності для високотемпературних застосувань; крім того, він може похвалитися низьким нейтронним перерізом і стійкістю до радіаційного пошкодження.

Теплопровідність SiC залежить від його структури та розміру кристала. Як і у більшості твердих тіл, його теплопровідність зростає з підвищенням температури. Монокристалічний SiC має високу теплопровідність, тоді як полікристалічний SiC має тенденцію до нижчих значень через випадковий розподіл зерен, які сприяють ефекту поверхневого розсіювання.

Карбід кремнію буває різних поліморфів, найвідомішим з яких є альфа-карбід кремнію (a-SiC). A-SiC має гексагональну кристалічну структуру, подібну до вюрциту; бета-модифікація b-SiC має кристалічну структуру цинкової суміші, подібну до алмазу, а менш поширені форми можуть навіть слугувати матеріалами для підтримки каталізаторів.

Для вивчення впливу процесу синтезу на мікроструктуру та теплопровідність a-SiC та b-SiC були зібрані нещодавні СЕМ-зображення a-SiC та b-SiC. Результати показали, що теплопровідність a-SiC зменшується зі збільшенням розміру шийки, що свідчить про дифузне поверхневе розсіювання як причину. На противагу цьому, теплопровідність b-SiC зростала зі збільшенням розміру шийки; ця тенденція узгоджується з прогнозами моделі Каллавея-Голланд про температурну залежність теплопровідності фононних кристалів.

Електропровідність

Карбід кремнію, тверда хімічна сполука, що складається з кремнезему та вуглецю, широко використовується як абразивний матеріал у лапідарній та промисловій сферах, наприклад, для шліфування наждачного паперу, шліфувальних кругів, гідроабразивного різання та піскоструминної обробки. Вогнетривкі футеровки, нагрівальні елементи та форсунки пальників також часто використовують цей жаростійкий матеріал з надзвичайно міцною твердістю за шкалою Мооса 9. Крім того, карбід кремнію залишається хімічно інертним і стійким до корозії під дією соляної, сірчаної та фтористоводневої кислот.

У чистому стані SiC, як правило, є ізолятором, але з певними добавками або легуючими речовинами він може проявляти напівпровідникові властивості, такі як провідність n-типу, завдяки спільному використанню електронних пар у структурі тетраедричного ковалентного зв'язку через так звані гібридні sp3-орбіталі.

Монокристали SiC з власною провідністю приблизно 3,1 +-0,2 еВ мають вищу провідність, ніж чистий кремній або нітрид галію, що дозволяє припустити, що вони можуть забезпечити кращу електропровідність для електричних застосувань.

Вироби з карбіду кремнію Henan Superior Abrasives є ідеальним вибором для використання в електронних пристроях завдяки своїй чудовій стійкості до напруги - в 10 разів більшій, ніж у звичайного кремнію, і вищій, ніж у нітриду галію! Крім того, наші різноманітні високоякісні карбіди кремнію демонструють чудові властивості стійкості до окислення і термічних ударів, що робить цей матеріал ідеальним для застосування в електронних пристроях. Оскільки ми прагнемо до задоволення потреб клієнтів і досконалості, ви можете розраховувати на найкраще від нас! Зателефонуйте нам зараз, щоб дізнатися більше інформації про нашу продукцію! Зв'яжіться з нами зараз, щоб дізнатися більше!