Definition von Siliziumkarbid

Siliziumkarbid ist ein fortschrittliches Material, das für den Einsatz in Hochtemperaturumgebungen entwickelt wurde. Es könnte die Abhängigkeit von aktiven Kühlsystemen verringern, die das Gewicht und die Kosten von Elektrofahrzeugen (EVs) erhöhen.

Siliziumkarbid weist eine zehnmal höhere Spannungsfestigkeit auf als gewöhnliches Silizium und übertrifft in dieser Hinsicht sogar Galliumnitrid.

Es ist ein kristallines Material

Siliziumkarbid (SiC) ist ein vielseitig einsetzbarer industrieller Werkstoff. Aufgrund seiner hervorragenden tribologischen Eigenschaften wird es häufig in Strahldüsen, Dichtungen, Gleitlagern und Gleitringdichtungen eingesetzt. Auch in feuerfesten Materialien und Keramiken wird SiC verwendet, da es die Härte erhöht.

Wasser, Alkohol und saure Lösungen lösen es vollständig auf; auch die meisten organischen Lösungsmittel bleiben beständig. Aufgrund seiner Halbleitereigenschaften bieten seine elektrischen Eigenschaften einige interessante Merkmale - der Widerstand kann sich bei verschiedenen Zusammensetzungen um bis zu sieben Größenordnungen unterscheiden!

Edward Acheson stellte 1891 erstmals synthetisches SiC her, während Henri Moissan 1905 bei der Erkundung des Canyon-Diablo-Meteoriten in Arizona erstmals seine natürliche Form entdeckte. Heute ist das gesamte handelsübliche SiC synthetisch, mit einigen Ausnahmen für Moissanit-Schmuckstücke, die natürlich vorkommen können.

Es handelt sich um eine nichtoxidische Keramik

Siliciumcarbid (SiC) ist eine hervorragende Keramik mit zahlreichen vorteilhaften physikalischen Eigenschaften. Dazu gehören die hohe Festigkeit, die niedrige Wärmeausdehnung und die Beständigkeit gegen Korrosion und chemische Reaktionen - Eigenschaften, die es für den Einsatz als Schleifmittel und feuerfestes Bauteil ebenso geeignet machen wie seine hervorragende elektrische Leitfähigkeit.

Die kryogene Härte von 9 auf der Mohs-Skala macht feuerfestes Porzellan zu einem ausgezeichneten Material für Schleifscheiben und andere Schleifmittel sowie für feuerfeste Anwendungen wie Brennerdüsen und Flammrohre.

Kryogener Graphit existiert in mehreren Varianten, die als Polytypen bezeichnet werden, und weist eine primäre tetraedrische Koordinationsanordnung mit vier Kohlenstoff- und vier Siliciumatomen auf, die durch Bindungen zwischen direkt gebundenen tetraedrischen Einheiten verbunden sind. Diese Einheiten können dann miteinander verbunden oder gestapelt werden, um verschiedene Strukturen zu bilden.

Es ist ein feuerfestes Material

Siliziumkarbid ist ein haltbares, aber sprödes Material, das hohen Temperaturen standhalten kann und eine große Bandlücke für Hochspannungsanwendungen aufweist.

In industriellem Maßstab wird Siliziumdioxidpulver hergestellt und in Keramik, feuerfesten Materialien und Halbleiterelektronik verwendet. Obwohl Moissanit in der Natur vorkommt, wird es heute überwiegend synthetisch hergestellt.

Lehmgebundene Siliciumcarbid-Feuerfestmaterialien bieten eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit und eignen sich daher als Ofensteine für die Verhüttung von Nichteisenmetallen. Darüber hinaus eignen sie sich hervorragend als indirektes Heizmaterial für hohe Temperaturen, z. B. als Auskleidungssteine für Aluminiumelektrolysebehälter, als Auskleidung von Rektifikationsöfen in Kupferschmelzöfen oder als Lichtbogenplatten für Zinkpulveröfen.

Es ist ein verschleißfestes Material

Siliciumcarbid ist ein extrem hartes, nichtoxidisches keramisches Material, das aufgrund seiner Festigkeit häufig in Schleifmitteln, feuerfesten Materialien, verschleißfesten Bauteilen und verschleißfesten Komponenten eingesetzt wird. Außerdem dient Siliziumkarbid als integraler Werkstoff in elektronischen Systemen, die bei hohen Temperaturen oder Spannungen arbeiten.

Moissanit, der in der Natur selten vorkommt und nur künstlich durch synthetische Verfahren hergestellt wird, wurde erstmals 1893 im Diablo Canyon in Arizona entdeckt, wo er später nach dem Patent von Edward Acheson aus dem Jahr 1891 zur künstlichen Erzeugung kleiner schwarzer SiC-Kristalle Moissanit genannt wurde.

Keramisches Material dieses Kalibers bietet überlegene Eigenschaften. Es hat einen höheren Betriebstemperaturbereich als Silizium-Halbleiter und kann höhere Spannungen verarbeiten, ohne zu überhitzen oder beschädigt zu werden.

Es ist ein Hochtemperaturmaterial

Siliciumcarbid ist eine vielseitige feuerfeste Keramik, die in zahlreichen Anwendungen eingesetzt wird. Als eines der härtesten Materialien auf der Mohs-Härteskala rangiert Siliziumkarbid auf Platz 9 der Härteskala. Darüber hinaus verfügt es über eine hervorragende Beständigkeit gegen Abrieb und Korrosion sowie gegen Temperaturschocks und übersteht hohe Temperaturen und Spannungen ohne Schäden oder Ausfälle.

Wie bei den meisten kristallinen Strukturen gibt es auch bei dieser Kristallstruktur verschiedene Formen - oder Polytypen -, die jeweils ihre eigene Stapelfolge haben. Primäre Koordinationstetraeder bestehen aus vier Kohlenstoff- und vier Siliciumatomen, die an ihren Ecken zu polaren Strukturen verbunden sind.

Aufgrund seiner außergewöhnlichen tribologischen Eigenschaften ist Kunststoff ein hervorragendes Material für Pumpen, Gleitringdichtungen und Lager, chemische Industrieanlagen und als Schleifmittel.

Es ist ein Hochspannungsmaterial

Siliziumkarbid ist eines der vielseitigsten Materialien der Welt. Es spielt eine wesentliche Rolle in Hochleistungs-Elektrofahrzeugen (EVs) und Batteriemanagementsystemen, wo seine Hochspannungsfähigkeit aktive Kühlsysteme überflüssig macht, die Kosten, Gewicht und Komplexität von EVs erhöhen.

Carborundum, ein hartes Keramik- und Halbleitermaterial, das allgemein als Karborund bekannt ist, kommt in der Natur in Moissanit-Mineralien vor und kann auch synthetisch hergestellt werden. Im Gegensatz zu herkömmlichen Halbleitern wie Silizium hat Karborund eine große Bandlücke, die einen effizienteren Stromtransport als je zuvor ermöglicht. Außerdem kann seine Leitfähigkeit durch Hinzufügen von Verunreinigungen in seine Kristallstruktur verändert werden.

Es ist ein hocheffizientes Material

Siliziumkarbid (SiC) ist ein energieeffizientes Material für die Umwandlung von elektrischem Strom in Wechselstrom und eignet sich daher für die Umwandlung von elektrischem Strom aus dem Netz. Durch die Dotierung von SiC mit Stickstoff oder Phosphor entsteht ein n-Typ-Halbleiter, während die Dotierung mit Aluminium, Bor oder Gallium zu p-Typ-Halbleitereigenschaften führt.

Aluminium bietet eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit, hohe Temperaturbeständigkeit, geringe Wärmeausdehnung und Beständigkeit gegen chemische Reaktionen - Eigenschaften, die es zum idealen feuerfesten Material machen. Darüber hinaus eignet sich Aluminium aufgrund seiner harten und haltbaren Oberfläche für viele industrielle Anwendungen und ist eine ausgezeichnete Wahl für feuerfeste Materialien.

Natürliches SiC kommt in Form des seltenen Minerals Moissanit vor; es wird synthetisch in kleinen Körnern hergestellt, die zu Keramik oder feuerfesten Materialien für keramische Anwendungen zusammengefügt werden, oder in geringen Mengen in kohlenstoffhaltigen Chondritenmeteoriten und Kimberliten gefunden.