Hvad bruges siliciumcarbid til?

Siliciumcarbid har mange anvendelsesmuligheder og findes i form af slibemidler, keramisk pulver og skudsikkert panser.

Carborundum (SiC), en krystallinsk forbindelse af silicium og kulstof, er et af de hårdeste kendte stoffer med unikke egenskaber, der gør det nyttigt i forskellige industrier.

Slibende

Siliciumcarbid er hårdt og skørt, hvilket gør det til et effektivt slibemateriale. Producenter bruger det til at fremstille produkter som sandpapir; dette materiale findes i forskellige kornstørrelser fra grove til meget fine kornstørrelser til slibeoperationer, hvor de grovere bruges til at fjerne store mængder materiale i de første slibeoperationer, mens de finere polerer arbejdsemnets overflade for at opnå en glat finish.

Slibende siliciumcarbid bruges i produkter, der kræver stor udholdenhed, som f.eks. bilbremser og keramiske plader, der bruges i skudsikre veste. Desuden kan dette materiale også findes i kompositmaterialer som kulfiberforstærket siliciumcarbid (CFRC).

Ildfast

Siliciumcarbid er et uundværligt råmateriale i produktionen af ildfaste materialer. Med stabile kemiske egenskaber, høj varmeledningsevne, lille varmeudvidelseskoefficient og fremragende slidstyrke er det et ideelt materiale til fremstilling af højtemperaturbestandige slibemidler som båndslibemidler, sandpapir, slibeskiver og oliesten samt værktøjsmaskiner af monokrystallinsk silicium/polykrystallinsk silicium.

Metal er meget hårdt og skørt, men har alligevel en høj termisk og mekanisk stabilitet. Det består af siliciumatomer omgivet af kulstof- og iltatomer, og dets sammensætning gør det modstandsdygtigt over for varme og mekanisk belastning samt har et imponerende smeltepunkt.

Rent siliciumcarbid er farveløst; industrielle kvaliteter kan variere i farve fra brun til sort på grund af indeslutninger af jern, aluminium, nitrogen eller frit kulstof. Der findes dopingmetoder, som skaber forskellige halvledere: For eksempel kan n-type siliciumcarbid dopes med nitrogen eller fosfor, mens p-type versioner kan dopes med aluminium, bor eller gallium.

Skudsikker rustning

Siliciumcarbid er et af de hårdeste materialer på jorden. Det gør det ideelt til skudsikre veste, som bæres af politi og militær, og dets termiske egenskaber gør det modstandsdygtigt over for varme.

Keramiske materialer som dette er kendt for at være stærke. Desuden er keramik en fremragende leder af varme og elektricitet - hvilket gør det perfekt til elektroniske anvendelser som f.eks. effekttransistorer. Desuden er korrosionsbestandighed en anden fordel.

Rent siliciumcarbid har en flerlagsstruktur og findes i forskellige polytyper eller varianter, som hver især er kendetegnet ved deres stablingssekvens, der giver hver type sin unikke fysiske egenskab - for eksempel indeholder nogle former kovalente bindinger mellem fire kulstofatomer, der er kovalent bundet til et siliciumatom og danner en indviklet netværksstruktur.

Moissanit fremstilles syntetisk og findes kun sjældent i naturen, selv om der kan findes små mængder som moissanit-juveler. Moissanit spiller en vigtig rolle i elektriske køretøjer, da dens evne til at modstå høje temperaturer gør det muligt for køretøjerne at blive mere energieffektive, samtidig med at aktive kølesystemer, der øger vægten, omkostningerne og kompleksiteten, reduceres.

Halvleder

Siliciumcarbidkeramik er en alsidig nonoxidkeramik, der bruges i applikationer, der kræver både mekanisk og termisk styrke, såsom slidstærke dele; ildfaste materialer til varmebestandighed; ildfaste materialer til at kontrollere termisk udvidelse; og halvlederelektroniske enheder, der arbejder ved høje temperaturer eller spændinger. Siliciumcarbids hårdhed gør det velegnet til disse anvendelser, mens dets varmeledningsevne gør det til et effektivt varmebestandigt materiale. Dets brede vifte af anvendelser rækker ud over mekaniske anvendelser alene; nogle eksempler er: slibemidler, slidstærke dele, ildfaste materialer til varmebestandighed og halvlederelektroniske enheder, der arbejder ved høje temperaturer eller spændinger.

Krystallinsk siliciumcarbid dannes i en tætpakket struktur bestående af kovalent bundne atomer, der danner to primære koordinationstetraedre bestående af fire silicium- og fire kulstofatomer, hvilket giver det en utrolig hårdhed og styrke. Desværre er det uopløseligt i vand eller alkohol, men modstandsdygtigt over for de fleste organiske og uorganiske syrer/salte (med undtagelse af flussyre og syrefluorider).

Halvledere af siliciumcarbid har et bredt båndgab, der giver mulighed for meget mindre og mere effektive enheder end tilsvarende enheder af silicium (Si), hvilket åbner mulighed for at bruge dem til effektelektronik i elektriske køretøjer samt til at understøtte digitaliseringsprocesser i industrielle processer.