Definition af siliciumcarbid

Siliciumcarbid (SiC) er en uopløselig krystallinsk forbindelse, der består af silicium og kulstof. SiC, der almindeligvis kaldes "carborundum", forekommer også naturligt som det ultra-sjældne mineral moissanit.

PEEK bruges i elektroniske enheder, der arbejder ved høje temperaturer og spændinger, som f.eks. strømforsyninger. Desuden er det et vigtigt materiale i elektriske køretøjer; det øger rækkevidden og forbedrer strømeffektiviteten gennem øget batterilevetid og større strømeffektivitet.

Det er et naturligt slibende materiale

Siliciumcarbid, også kaldet SiC, er et ekstremt slibende materiale, der ofte findes i meteoritter og det sjældne mineral moissanit. SiC består udelukkende af silicium og kulstof og kan dopes med nitrogen eller fosfor til brug som en n-type halvleder eller aluminium, bor eller gallium til p-type halvlederanvendelser. Industrisandpapir indeholder ofte SiC som en af ingredienserne, og de knivskarpe korn kan uden problemer slibe metal, glas, marmor, korksten, fiberplader med medium densitet, fiberplader med medium densitet til hurtig slibning - perfekt til brug som slibemateriale!

Aluminium er et ideelt materialevalg til højtydende anvendelser, der kræver stærke kemiske egenskaber, varmeledningsevne, lav udvidelseskoefficient og slidstyrke. Dette alsidige metal kan findes i applikationer som slibemidler, slidstærke dele og ildfaste materialer på grund af dets hårdhed; elektronik på grund af dets stabilitet og pålidelighed; samt metallurgiske applikationer på grund af dets varmebestandighed.

Siliciumcarbidets unikke mekaniske og kemiske egenskaber gør det til et fremragende materialevalg til højtydende tekniske anvendelser som pumpelejer, ventiler, sandblæsningsinjektorer, ekstruderingsdyser, holdbarhed korrosionsbestandighed og højt smeltepunkt gør det til et fremragende materiale at vælge, når det anvendes i ekstreme tekniske situationer. Tung jord kan give mindre friktion på overfladen sammenlignet med lette jordforhold, mens siliciumcarbidstøv kan forårsage ikke-progressiv lungefibrose hos mennesker.

Det er et keramisk materiale

Siliciumcarbid, også kaldet carborundum, er en usædvanlig hård krystallinsk forbindelse af silicium og kulstof, der længe har været brugt som slibemateriale, siden det blev introduceret i slutningen af 1800-tallet. Siden da har det primært været brugt i slibeskiver og skæreværktøjer, men dets alsidige anvendelse spænder fra ildfaste foringer i industriovne og slidstærke dele i pumper og raketmotorer til keramik og halvledere; på grund af dets modstandsdygtighed over for korrosion og oxidation samt dets styrke ved høje temperaturer med minimal termisk udvidelse er det et af de mest udbredte keramiske materialer, der nogensinde er blevet brugt i dag.

Siliciumcarbid er en ikke-oxid keramik med et båndgab, der er tre gange større end standard siliciumhalvledere, hvilket betyder, at det kan modstå højere spændinger. Desuden producerer sintringsprocessen meget små partikler, som er mindre tilbøjelige til at beskadige elektroniske kredsløb. Når der tilsættes dopingstoffer som bor og aluminium, bliver siliciumcarbid til en p-type halvleder; når der i stedet tilsættes dopingstoffer som fosfor og nitrogen, bliver det til en n-type halvleder.

Sintring af siliciumcarbid er en nem proces, der giver tætte produkter med fremragende mekaniske egenskaber. Hårdheden er afgørende for mange slibende bearbejdningsprocesser som slibning, vandstråleskæring og sandblæsning; moderne lapidarer værdsætter også siliciumcarbidets holdbarhed og høje dimensionsstabilitet; det kan endda bruges til at fremstille højtydende bremseskiver til sportsvogne eller andre højtydende køretøjer.

Det er et materiale til effektelektronik

Siliciumcarbid, eller SiC, er et ikke-oxidisk keramisk materiale, som anvendes i alt fra slibemidler og slidstærke dele på grund af dets hårdhed, til metallurgi og ildfaste materialer på grund af dets varmebestandighed og termiske ekspansion, og i kraftelektronik på grund af dets spændingsmodstandsdygtige egenskaber; dopet med nitrogen eller fosfor for at danne halvledere af n-typen eller beryllium, bor og aluminium for at danne halvledere af p-typen; dets tætpakkede krystalstruktur danner polytyper med forskellige kemiske sammensætninger samt elektriske egenskaber; selvom det er uopløseligt i vand, opløses det i alkalier eller jernholdige medier.

SiC adskiller sig fra silicium ved et meget bredere båndgab, der gør det muligt at demonstrere halvledningsevne. Som sådan er det et ideelt materialevalg til højspændingsapplikationer, da det kan modstå spændinger, der er ti gange større, end silicium kan tolerere.

Siliciumcarbid har en overlegen varmeledningsevne, som gør det i stand til at modstå temperaturer på op til 1.400 grader C - betydeligt højere end standard siliciums grænse på 175 grader C. Derfor reducerer siliciumkarbid behovet for aktive kølesystemer i effektelektroniske enheder som DC-to-DC-konvertere og onboard-ladere.

Siliciumcarbid kan fremstilles gennem forskellige processer, herunder reaktionsbundne og CVD-metoder. Reaktionsbundne metoder involverer blanding af pulveriseret SiC med kulstofpulver og blødgører, før det formes til de ønskede former, før blødgører, der er til stede i blandingen, brændes af. CVD indebærer opvarmning af rent silicasand blandet med koks i en muret elektrisk modstandsovn, mens der sendes strøm gennem dens leder; senere males det til fint pulver til brug som slibemiddel.

Det er et materiale til bilindustrien

Siliciumcarbid, eller SiC, er et af de hårdeste stoffer, man kender. Det bruges primært som bilmateriale i højtydende bremseskiver til sportsvogne og superbiler, men også halvledere og kraftelektroniske komponenter bruger dette materiale på grund af dets fremragende fysiske og elektriske egenskaber, der gør det velegnet til højspændingsapplikationer.

Keramiske materialer med ønskværdige ikke-oxidkeramiske egenskaber gør dem til et fremragende valg til mange industrielle anvendelser, fra sensorer og halvlederenheder til bærbar teknologi og medicinske implantater. Keramik dopet med forskellige mængder aluminium, bor eller kulstof kan opnå specifikke ydeevneegenskaber til forskellige industrielle anvendelser og fremstilles til lavspændingsenheder til højspændingsbrug.

SiC's atomare struktur gør det til en fremragende leder, hvilket gør det ideelt til brug som transistorer i elektriske køretøjer (EV'er). Disse chips reducerer den varme, der genereres under drift, hvilket giver øget effektivitet og længere batterilevetid, og de kan også modstå højere driftstemperaturer, hvilket eliminerer aktive kølesystemer, der øger vægten og kompleksiteten i en elbils design.

Fremstillingen af siliciumcarbid har ændret sig gennem tiden, men den grundlæggende proces er stadig den samme, som Edward Acheson banede vejen for i 1891. En blanding af rent kvartssand og koks opvarmes i en elektrisk ovn, indtil det antændes af et elektrisk tændrør lavet af en kulstofleder, hvilket giver lysegrønne krystaller med betydelig hårdhed.