Využití karbidu křemíku v elektronice a žáruvzdorných materiálech

Karbid křemíku, běžně označovaný jako karbid křemíku, se v přírodě vyskytuje jako drahokam moissanit. Od roku 1893 se masově vyrábí jako brusivo a díky svým polovodičovým vlastnostem je cenný v mnoha elektronických aplikacích.

Ostré, hranaté částice uhličitanu vápenatého z něj dělají vynikající brusivo pro opracování hornin a broušení drahých kamenů, navíc je díky své cenové dostupnosti ekonomický a opakovaně použitelný.

Abrazivní

SiC se používá v různých brusných materiálech, jako jsou brusné kotouče, brusné papíry a abraziva, a díky své tvrdosti a odolnosti je hlavní volbou v moderním lapidáriu. Kromě toho lze SiC použít také k přípravě žáruvzdorných cihel a vyzdívek pecí pro výrobu neželezných kovů, zatímco jeho odolnost vůči kyselinám a zásadám z něj činí neocenitelný materiál v chemickém průmyslu.

Slinutá keramika vyrobená z tohoto materiálu může být slinuta za účelem vytvoření tvrdých a pružných materiálů, které se používají v aplikacích vyžadujících vysokou odolnost, jako jsou brzdy a spojky automobilů, keramické destičky zabudované v neprůstřelných vestách, leštící prostředek na konce optických vláken před jejich spojením, leštící prostředek na konce vláken před jejich spojením a také komponenty, které se nacházejí v moderních elektrických vozidlech, aby umožnily rychlé nabíjení stejnosměrným proudem a zlepšily tepelnou účinnost, jakož i výkonová elektronická zařízení díky odolnosti proti korozi a vysokým teplotám.

Žáruvzdorné

Žáruvzdorné materiály se používají v náročných průmyslových aplikacích, které vyžadují robustní ochranné vyzdívky, jako jsou pece a sušárny, zařízení pro chemické zpracování atd. Žáruvzdorné výrobky poskytují pevné mechanické struktury, ochranu proti korozi, tepelně izolační vlastnosti a také pevné mechanické struktury pro prevenci koroze.

Karbid křemíku je ideální pro použití v žáruvzdorných aplikacích díky své odolnosti vůči chemikáliím i vysokým teplotám, odolává teplotám až 1 800 stupňů Fahrenheita, aniž by podléhal chemickému působení kyselin nebo louhů, což z něj činí ideální materiál.

ATHOR se skládá z 15 doktorandů z různých oborů, kteří se budou vzdělávat v nejmodernějších inženýrských technologiích a experimentálních technikách pro vodíkové prostředí. Jejich odborné znalosti v oblasti posuzování životního cyklu, synchrotronové technologie a digitálních dvojčat jim umožní vytvářet robustnější a spolehlivější žáruvzdorné výrobky pro průmyslové partnery, což povede k významným úsporám energie, pomůže splnit cíle uhlíkové neutrality a zároveň zvýší dostupnost průmyslových zařízení a zvýší produktivitu.

Elektronika

Polovodiče z karbidu křemíku se často používají k zesilování, přepínání a převodu elektrických signálů. Jejich krystalická struktura umožňuje dopování příměsemi, jako je hliník, gallium a dusík, pro polovodičové součástky typu P nebo N, které umožňují pracovat při mnohem vyšších teplotách, napětích a frekvencích než tradiční křemíkové polovodiče.

Vyšší průrazné napětí polovodičů SiC umožňuje, aby spínače výkonové elektroniky vyrobené s jejich pomocí byly menší, což je činí ideálními pro aplikace zahrnující vysokonapěťová prostředí, jako jsou nabíjecí systémy elektrických vozidel nebo vysokonapěťová prostředí, která musí zvládat prostředí s vyšším napětím.

Tranzistory SiC obvykle odolávají 10krát většímu elektrickému poli než jejich křemíkové polovodičové protějšky, což vede k výraznému snížení rizika nepravidelného vodivého chování a potenciálně katastrofického selhání spolu s menšími ztrátami energie. Díky všem těmto výhodám jsou polovodiče SiC ideální pro vysokonapěťové aplikace, jako jsou nabíječky elektromobilů, solární střídače a senzorové systémy.

Automobilový průmysl

Karbid křemíku (SiC) se rychle stal jedním z hlavních materiálů pro použití v systémech měničů pro elektrická vozidla. Díky vynikajícím provozním teplotám až 300 stupňů Celsia ve srovnání s křemíkem, který je omezen na 175 stupňů Celsia, poskytuje SiC při použití v elektrických vozidlech vyšší účinnost, spolehlivost a dosah.

SiC je neoxidová keramika, která se díky své tvrdosti používá v mechanicky a tepelně náročných aplikacích, v žáruvzdorných materiálech pro svou odolnost vůči vysokým teplotám a nárazům a v elektronice pro použití v zařízeních pracujících při vysokých teplotách nebo napětích, případně v obou těchto oblastech. SiC se řadí na druhé místo po karbidu boru a diamantu jako jedna z nejtvrdších známých přírodních látek.

Karborundovou drť lze použít také v karborundové grafice - umělecké formě, při níž inkoust zachycený mezi strukturovanými hliníkovými deskami vytváří malované stopy na papíře. Společnost American Elements nabízí v případě potřeby varianty třídy SiC, jako jsou specifikace Mil Spec, ACS Reagent Grade a USP EP/BP pro tyto aplikace.