Ränikarbiidi omadused

Ränikarbiid (SiC) on äärmiselt vastupidav materjal, mille kõvadus on Mohsi skaalal 9 ja mille esteetiline välimus on võrreldav teemandiga.

EAG Laboratoriesil on laialdased kogemused SiC analüüsimisel nende omaduste osas, kasutades lahtiseid ja ruumiliselt lahutatud analüüsimeetodeid. See võib olla nii elektriisolaator kui ka pooljuht.

Kõvadus

Ränikarbiid on üks maailma kõvemaid aineid, olles Mohsi skaalal üheksandal kohal ja teisel kohal pärast teemanti. Borkarbiid ja teemant on veelgi kõvemad kui ränikarbiid - selle muud kasutusalad on näiteks lõiketööriistad, kuulikindlad vestid, autoosad ja astronoomiliste teleskoopide peeglid. Ränikarbiidi kõva ja tugev pind sobib suurepäraselt kasutamiseks abrasiiv- ja lõiketööriistade, konstruktsioonimaterjalide (kuulikindlad vestid), autoosade ja teleskoopides kasutatavate peeglitena!

Termilise löögikindlusega keraamika on äärmiselt kõva, mitte-oksiidne keraamika. Tänu oma tugevusele, kõrgele soojusjuhtivusele, madalale soojuspaisumise kiirusele ja suurepärasele vastupidavusele oksüdeerumisele on see asendamatu tulekindel materjal.

Ränikarbiid (aatomiarv 14) ja süsinik (aatomiarv 6) moodustavad anorgaanilise ühendi, mida tuntakse ränikarbiidina, mille kaks primaarset koordinatsioonitetraeedrit moodustavad kovalentselt seotud neli süsinik- ja neli räni aatomit, mis loovad erakordselt tugeva ja jäiga tiheda pakkimisega struktuuri, millel on erakordselt suur tugevus ja jäikus; selle polütüübid võivad isegi kuhjuda, et moodustada polütüüpe. Ränikarbiid pakub laia ribalõhega pooljuhtide omadusi, mis nõuavad räniga võrreldes kolm korda vähem energiat elektronide vabastamiseks orbitaalidelt.

Korrosioonikindlus

Ränikarbiidi kõige olulisem omadus on selle korrosioonikindlus. See ei ole mitte ainult vastupidav kõige agressiivsemate hapete (soolhape, väävelhape ja vesinikfluoriidhape), aluste ja lahustite, vaid ka oksüdeerivate keskkondade, nagu lämmastikhape või aur, suhtes, vaid sellel on ka suurepärased isolatsiooniomadused äärmuslike temperatuuride või elektriväljade põhjustatud kahjustuste vastu.

Paagutatud ränikarbiid pakub suurepärast soojuskindlust tänu oma tihedale olemusele, kõvadusele, laiale ribalõhega pooljuhtide omadustele, mis võimaldavad madalamat elektronide energiakulu juhtribade nihkumiseks, ja madalale soojuspaisumistegurile.

Korrosioonikindlus võib suureneda ka paagutuslisandite, tera piirifaaside ja poorsuse kaudu; nende tüüp ja hulk sõltub sellest, kui kiiresti korrosioon reageerib teiste keskkondadega.

Ränikarbiidi oksüdatsiooniastmeid saab kontrollida süsiniku kui passiivse aine abil, mis aitab vähendada korrosioonimäära ja pikendada toote kasutusiga, kui see puutub kokku kasutuses oleva oksüdeeriva keskkonnaga.

Soojusjuhtivus

Ränikarbiid on äärmiselt kõva materjal, mis asub kuskil alumiiniumoksiidi (9 Mohsi skaalal) ja teemandi (10) vahel. Tänu oma kõvaduse ja termilise stabiilsuse kombinatsioonile on ränikarbiid suurepärane materjalivalik nõudlike mehaaniliste rakenduste jaoks kulumiskindlatele materjalidele ja tulekindlatele materjalidele mõeldud osadele.

Samuti sobib silikoonkumm tänu oma suurepärasele vastupidavusele termilisele šokile ja madalale soojuspaisumise kiirusele hästi kasutamiseks kõrge temperatuuriga keskkondades ja torusüsteemides kasutatavates komponentides.

Ränikarbiidi saab legeerida erinevate elementidega, et muuta selle elektroonilisi omadusi. Dopeerimine lämmastiku või fosforiga muudab selle n-tüüpi pooljuhiks, samas kui berülliumi, boori või alumiiniumi lisamine muudab selle p-tüüpi pooljuhiks.

Ränikarbiidi valentsus- ja juhtivusribade erinevus muudab elektronide jaoks raskemaks nende kahe ribade vahel vahetamise, mis võimaldab taluda kuni 10 korda rohkem elektrivälju, enne kui see muutub hapraks ja laguneb, kui silikoon suudab seda teha.

Elektrijuhtivus

Ränikarbiidil on mitmesuguseid elektrilisi omadusi, mida saab kohandada dopingu abil. Dopeerimine tähendab lisandeid lisamist kristallstruktuuri, et moodustada vabu elektrivoolu juhtivaid elektrone ja auke, mis annab SiC-le kümme korda suurema elektrijuhtivuse kui ränile.

Ränikarbiidi elektrilised omadused on suures osas määratud tema ribalõhega. See erinevus aatomi valentsus- ja juhtivusriba energiatasemete vahel määrab, kui suurt elektrivälja ta suudab taluda; ränikarbiidil on laiem ribalõhe kui tema räni vaste, mis võimaldab taluda peaaegu kaks korda suuremat pinget.

Kõrge pingekindlus muudab neodüümi ideaalseks kasutamiseks elektriautode toiteseadmetes, tagades pikema sõidukauguse ja parema akujuhtimise tõhususe. Lisaks sellele võimaldab selle kergem kaal võrreldes alternatiivsete materjalidega, nagu näiteks galliumnitriid, võimsuselektroonika tootjatel oluliselt vähendada suurust ja kaalu, taludes samal ajal kõrgeid temperatuure minimaalse soojuspaisumisteguriga.