Definition af siliciumcarbid

Siliciumcarbid er et avanceret materiale, der er udviklet til brug i miljøer med høje temperaturer. Det kan reducere afhængigheden af aktive kølesystemer, som øger vægten og omkostningerne i elbiler.

Siliciumcarbid har en overlegen spændingsmodstand, der er ti gange større end almindelig silicium, og overgår endda galliumnitrid i denne henseende.

Det er et krystallinsk materiale

Siliciumcarbid (SiC) er et industrielt materiale med mange anvendelsesmuligheder. På grund af dets overlegne tribologiske egenskaber findes det ofte i blæsedyser, tætninger, mekaniske lejer og mekaniske tætningsmidler. Ildfaste materialer og keramik bruger også SiC, da det øger hårdheden.

Vand, alkohol og syreopløsninger opløser det fuldstændigt; de fleste organiske opløsningsmidler forbliver også resistente. På grund af dets halvlederegenskaber byder dets elektriske egenskaber på nogle interessante karakteristika - modstanden kan variere på tværs af sammensætninger med op til syv størrelsesordener!

Edward Acheson producerede først syntetisk SiC i 1891, mens Henri Moissan først identificerede dets naturlige form i 1905, mens han udforskede Canyon Diablo-meteoritten i Arizona. I dag er alt kommercielt SiC, der sælges, syntetisk med nogle undtagelser for moissanit-juveler, som kan forekomme naturligt.

Det er en ikke-oxid keramik

Siliciumcarbid, eller SiC, er en fremragende keramik, der har mange fordelagtige fysiske egenskaber. De omfatter høj styrke, lav varmeudvidelse og modstandsdygtighed over for korrosion og kemiske reaktioner - egenskaber, der gør det velegnet til brug som slibemateriale og ildfast komponent samt dets fremragende elektriske ledningsevne.

Kryogenisk hårdhed på 9 på Mohs-skalaen gør ildfast porcelæn til et fremragende materiale til slibeskiver og andre slibeprodukter samt til ildfaste anvendelser som brænderdyser og flammerør.

Kryogenisk grafit findes i flere varianter, kendt som polytyper, og har et primært koordinerende tetraedrisk arrangement med fire kulstof- og fire siliciumatomer bundet af bindinger mellem tetraedriske enheder, der er bundet direkte. Disse enheder kan derefter kobles sammen eller stables for at danne forskellige strukturer.

Det er et ildfast materiale

Siliciumcarbid er et holdbart, men sprødt materiale, der kan modstå høje temperaturer og har et bredt båndgab til højspændingsapplikationer.

I industriel målestok produceres og anvendes silicapulver i keramik, ildfaste materialer og halvlederelektronik. Selv om det findes naturligt i moissanit-mineralformationer, fremstilles det meste syntetisk i dag.

Ildfaste materialer af lerbundet siliciumcarbid har en fremragende korrosionsbestandighed, hvilket gør dem velegnede som ovnsten til smeltning af ikke-jernholdige metaller. Desuden er de gode materialer til indirekte opvarmning ved høje temperaturer, f.eks. som foring af aluminiumselektrolysetanke eller som foring af rektifikationsovne i kobbersmelteovne eller lysbueplader i zinkpulverovne.

Det er et slidstærkt materiale

Siliciumcarbid er et ekstremt hårdt, ikke-oxidisk keramisk materiale, der på grund af sin styrke ofte findes i slibemidler, ildfaste materialer, slidstærke komponenter og komponenter, der er modstandsdygtige over for slid. Desuden fungerer siliciumcarbid som et integreret materiale i elektroniske systemer, der arbejder ved høje temperaturer eller spændinger.

Moissanit, der er sjælden i naturen og kun fremstilles kunstigt ved hjælp af syntetiske metoder, blev først opdaget i Arizonas Diablo Canyon i 1893, hvor den senere fik navnet moissanit efter Edward Achesons patent fra 1891 på at skabe små sorte SiC-krystaller ved hjælp af kunstige midler.

Keramisk materiale af denne kaliber har overlegne egenskaber. Det har et højere driftstemperaturområde end siliciumhalvledere og kan håndtere højere spændinger uden at blive overophedet eller beskadiget.

Det er et højtemperaturmateriale

Siliciumcarbid er en alsidig ildfast keramik, der bruges i mange sammenhænge. Som et af de hårdeste materialer på Mohs' hårdhedsskala ligger siliciumcarbid på 9. pladsen, når det gælder hårdhed. Desuden har det fremragende modstandsdygtighed over for både slid og korrosion samt termisk chok, mens det modstår høje temperaturer og spændinger uden skader eller nedbrud.

Som med de fleste krystallinske strukturer findes dens krystalstruktur i forskellige former - eller polytyper - der hver især har deres egen stablingssekvens. Primære koordinationstetraedre består af fire kulstof- og fire siliciumatomer, der er forbundet i deres hjørner i polære strukturer.

På grund af sine enestående tribologiske egenskaber er plast et fremragende materiale til pumper, mekaniske tætninger og lejer, udstyr til den kemiske industri og som slibemiddel.

Det er et højspændingsmateriale

Siliciumcarbid er et af verdens mest alsidige materialer. Det spiller en vigtig rolle i højtydende elbiler og batteristyringssystemer, hvor dets højspændingsegenskaber eliminerer aktive kølesystemer, som gør elbilerne dyrere, tungere og mere komplekse.

Carborundum, et hårdt keramisk og halvledende materiale, der er almindeligt kendt som carborundum, findes naturligt i moissanitmineraler og kan også fremstilles syntetisk. I modsætning til traditionelle halvledere som silicium har carborundum et bredt båndgab, som gør det muligt at flytte elektricitet mere effektivt end nogensinde. Desuden kan dets ledningsevne ændres ved at tilføje urenheder til dets krystalstruktur.

Det er et højeffektivt materiale

Siliciumcarbid (SiC) er et energieffektivt materiale til omdannelse af elektrisk strøm til vekselstrøm, hvilket gør det velegnet til omdannelse af elektrisk strøm fra elnettet. Doping af SiC med nitrogen eller fosfor skaber en n-type halvleder, mens doping med aluminium, bor eller gallium giver anledning til p-type halvlederegenskaber.

Aluminium har en fremragende varmeledningsevne, styrke ved høje temperaturer, lav varmeudvidelse og modstandsdygtighed over for kemiske reaktioner - egenskaber, der gør det til det ideelle ildfaste materiale. Desuden gør den hårde og holdbare overflade det velegnet til mange industrielle anvendelser og til et fremragende valg af ildfast materiale.

Naturligt SiC findes som det sjældne mineral moissanit; syntetisk fremstillet i små korn, der er bundet sammen til keramik eller ildfaste materialer til keramiske anvendelser, eller findes i små mængder i kulstofholdige chondritmeteoritter og kimberlitter.