Carburo de silicio Definición

El carburo de silicio es un material avanzado desarrollado para su uso en entornos de altas temperaturas. Podría reducir la dependencia de sistemas de refrigeración activos que añaden peso y coste a los vehículos eléctricos (VE).

El carburo de silicio presenta una resistencia a la tensión diez veces superior a la del silicio ordinario, superando incluso en este aspecto al nitruro de galio.

Es un material cristalino

El carburo de silicio (SiC) es un material industrial con muchos usos. Debido a sus propiedades tribológicas superiores, es habitual encontrarlo en boquillas de chorreado, juntas, cojinetes mecánicos y aplicaciones de sellado mecánico. Los refractarios y la cerámica también utilizan SiC, ya que añade dureza.

El agua, el alcohol y las soluciones ácidas lo disuelven por completo; la mayoría de los disolventes orgánicos también siguen siendo resistentes. Debido a sus características semiconductoras, sus características eléctricas ofrecen algunas particularidades interesantes: ¡la resistencia puede diferir entre composiciones hasta en siete órdenes de magnitud!

Edward Acheson produjo por primera vez SiC sintético en 1891, mientras que Henri Moissan identificó por primera vez su forma natural en 1905 mientras exploraba el meteorito Canyon Diablo en Arizona. Hoy en día, todo el SiC comercial que se vende es sintético, con algunas excepciones en el caso de las joyas de moissanita, que puede darse de forma natural.

Es una cerámica no oxidada

El carburo de silicio, o SiC, es una cerámica excepcional que presenta numerosas propiedades físicas ventajosas. Entre ellas destacan su alta resistencia, su bajo índice de dilatación térmica y su resistencia a la corrosión y a las reacciones químicas, cualidades que lo hacen idóneo para su uso como material abrasivo y componente refractario, así como su excelente conductividad eléctrica.

La dureza criogénica de 9 en la escala de Mohs hace de la porcelana refractaria un material excelente para muelas abrasivas y otros productos abrasivos, además de utilizarse en aplicaciones refractarias como toberas de quemadores y tubos de llama.

El grafito criogénico existe en varias variedades conocidas como politípos y presenta una disposición tetraédrica de coordinación primaria con cuatro átomos de carbono y cuatro de silicio unidos por enlaces entre unidades tetraédricas enlazadas directamente. Estas unidades pueden unirse entre sí o apilarse para formar diferentes estructuras.

Es un material refractario

El carburo de silicio es un material duradero pero quebradizo, capaz de soportar altas temperaturas y con una amplia banda prohibida para aplicaciones de alta tensión.

A escala industrial, el polvo de sílice se produce y utiliza en cerámica, materiales refractarios y semiconductores electrónicos. Aunque está presente de forma natural en las formaciones minerales de moissanita, en la actualidad la mayor parte se fabrica sintéticamente.

Los refractarios de carburo de silicio aglomerado con arcilla ofrecen una excelente resistencia a la corrosión, por lo que son adecuados como ladrillos de horno para aplicaciones de fundición de metales no férreos. Además, son excelentes materiales de calentamiento indirecto a alta temperatura, como ladrillos de revestimiento para cubas de electrólisis de aluminio o como revestimientos de bandejas de hornos de rectificación en hornos de fusión de cobre o placas de arco de hornos de polvo de zinc.

Es un material resistente al desgaste

El carburo de silicio es un material cerámico no oxidado de gran dureza que suele utilizarse en abrasivos, refractarios, componentes resistentes al desgaste y componentes resistentes al desgaste debido a su resistencia. Además, el carburo de silicio sirve como material integral en sistemas electrónicos que funcionan a temperaturas o voltajes elevados.

Rara en la naturaleza y sólo producida artificialmente mediante métodos sintéticos, la moissanita fue descubierta por primera vez en el Cañón Diablo de Arizona en 1893, donde más tarde recibió el nombre de moissanita por la patente de 1891 de Edward Acheson sobre la creación de pequeños cristales negros de SiC por medios artificiales.

El material cerámico de este calibre ofrece propiedades superiores. Tiene un rango de temperaturas de funcionamiento superior al de los semiconductores de silicio y puede soportar voltajes más altos sin sucumbir al sobrecalentamiento ni sufrir daños.

Es un material de alta temperatura

El carburo de silicio es una cerámica refractaria versátil que se utiliza en numerosas aplicaciones. Como uno de los materiales más duros en la escala de dureza de Mohs, el carburo de silicio ocupa el noveno lugar en dureza. Además, presenta una excelente resistencia a la abrasión y la corrosión, así como al choque térmico, y soporta altas temperaturas y tensiones sin sufrir daños ni averías.

Como ocurre con la mayoría de las estructuras cristalinas, su estructura cristalina se presenta en varias formas -o poltipos-, cada una con su propia secuencia de apilamiento. Los tetraedros de coordinación primaria están formados por cuatro átomos de carbono y cuatro de silicio conectados por sus esquinas formando estructuras polares.

Por sus excepcionales propiedades tribológicas, el plástico es un material excelente para bombas, cierres mecánicos y cojinetes, equipos de la industria química y como abrasivo.

Es un material de alto voltaje

El carburo de silicio es uno de los materiales más versátiles del mundo. Desempeña un papel esencial en los vehículos eléctricos (VE) de alto rendimiento y en los sistemas de gestión de baterías, donde sus capacidades de alto voltaje eliminan los sistemas de refrigeración activos que añaden coste, peso y complejidad a los VE.

El carborundo, un material cerámico duro y semiconductor conocido comúnmente como carborundo, puede encontrarse de forma natural en los minerales de moissanita, así como producirse sintéticamente. A diferencia de los semiconductores tradicionales, como el silicio, el carborundo tiene un amplio bandgap que permite mover la electricidad con más eficacia que nunca. Además, su conductividad puede modificarse añadiendo impurezas a su estructura cristalina.

Es un material de alta eficacia

El carburo de silicio (SiC) es un material energéticamente eficiente para convertir la energía eléctrica en corriente alterna, lo que lo hace adecuado para la conversión de energía eléctrica procedente de la red de suministro. El dopaje del SiC con nitrógeno o fósforo crea un semiconductor de tipo n, mientras que el dopaje con aluminio, boro o galio da lugar a propiedades semiconductoras de tipo p.

El aluminio ofrece una excelente conductividad térmica, resistencia a altas temperaturas, baja dilatación térmica y resistencia a las reacciones químicas, cualidades que lo convierten en el material refractario ideal. Además, su superficie dura y duradera lo hace adecuado para muchos usos industriales y lo convierte en una excelente elección de material refractario.

El SiC natural se encuentra en forma del raro mineral moissanita; se produce sintéticamente en pequeños granos unidos en cerámicas o refractarios para aplicaciones cerámicas o se encuentra en pequeñas cantidades en meteoritos condritos carbonosos y kimberlitas.