실리콘 카바이드는 어떤 용도로 사용되나요?

실리콘 카바이드는 연마재, 세라믹 파우더, 방탄 갑옷 등 다양한 용도로 사용됩니다.

실리콘과 탄소의 결정 화합물인 카보룬듐(SiC)은 다양한 산업 분야에서 유용하게 쓰이는 독특한 특성을 가진 가장 단단한 물질 중 하나입니다.

연마제

실리콘 카바이드는 단단하고 부서지기 쉬워 효과적인 연마재입니다. 제조업체는 사포와 같은 제품을 생산할 때 이 소재를 활용하며, 연삭 작업을 위해 거친 입자부터 매우 미세한 입자까지 다양한 입자 크기로 제공되며, 거친 입자는 초기 연삭 작업에서 대량의 재고를 제거하는 데 사용되며 미세한 입자는 공작물 표면을 연마하여 매끄러운 마감을 생성합니다.

연마 실리콘 카바이드는 자동차 브레이크, 방탄 조끼에 사용되는 세라믹 플레이트 등 높은 내구성이 요구되는 제품에 사용됩니다. 또한 이 소재는 탄소 섬유 강화 실리콘 카바이드(CFRC)와 같은 복합 재료에도 사용됩니다.

내화성

실리콘 카바이드는 내화물 생산에 없어서는 안 될 필수 원료입니다. 안정적인 화학적 특성, 높은 열전도율, 작은 열팽창계수, 우수한 내마모성으로 단결정 실리콘/다결정 실리콘 공작기계뿐만 아니라 벨트 연마재, 사포, 연삭 휠 휠, 오일 석공구 등의 고온 내성 연마재를 만드는 데 이상적인 소재입니다.

금속은 매우 단단하고 부서지기 쉽지만 열적, 기계적 안정성이 높습니다. 탄소와 산소 원자로 둘러싸인 실리콘 원자로 구성되어 있어 열과 기계적 스트레스에 강할 뿐만 아니라 녹는점도 매우 높습니다.

순수한 실리콘 카바이드는 무색이지만 산업용 등급은 철, 알루미늄, 질소 또는 유리 탄소가 포함되어 있어 갈색에서 검은색까지 다양한 색을 띕니다. 도핑 방법은 다양한 반도체를 만드는데, 예를 들어 n형 실리콘 카바이드에는 질소나 인을 도핑할 수 있고 p형 버전에는 알루미늄, 붕소 또는 갈륨 도펀트를 도핑할 수 있습니다.

방탄 갑옷

탄화규소는 지구상에서 가장 단단한 물질 중 하나입니다. 따라서 경찰과 군인이 착용하는 방탄 조끼에 이상적이며, 열에 강한 특성을 가지고 있어 열에 강합니다.

이와 같은 세라믹 소재는 강도가 높은 것으로 잘 알려져 있습니다. 또한 세라믹은 열과 전기가 잘 통하기 때문에 전력 트랜지스터와 같은 전자 애플리케이션에 적합합니다. 또한 내식성도 또 다른 장점입니다.

순수한 실리콘 카바이드는 다층 구조를 가지며 다양한 폴리타입 또는 품종으로 존재하며, 각 유형에 고유한 물리적 특성을 부여하는 적층 순서로 구별됩니다. 예를 들어 일부 형태는 탄소 원자 4개가 실리콘 원자 1개에 공유 결합되어 복잡한 네트워크 구조를 형성하는 공유 결합을 포함합니다.

모이사나이트는 합성으로 생산되며 자연에서는 거의 발견되지 않지만 모이사나이트 보석으로 소량 존재할 수 있습니다. 모이사나이트는 고온을 견디는 능력 덕분에 차량의 에너지 효율을 높이는 동시에 무게와 비용, 복잡성을 더하는 능동 냉각 시스템을 줄일 수 있어 전기 자동차에서 필수적인 역할을 합니다.

반도체

실리콘 카바이드 세라믹은 내마모성 부품, 내열성을 위한 내화물, 열팽창을 제어하는 내화물, 고온 또는 고전압에서 작동하는 반도체 전자 장치 등 기계적 강도와 열 강도가 모두 필요한 응용 분야에 사용되는 다용도 비산화물 세라믹입니다. 실리콘 카바이드는 경도가 높아 이러한 용도에 적합하고 열전도율이 높아 효과적인 내열 소재입니다. 연마재, 내마모성 부품, 내열용 내화물, 고온 또는 고전압에서 작동하는 반도체 전자 장치 등 기계적 응용 분야뿐만 아니라 다양한 용도로 활용되고 있습니다.

결정질 실리콘 카바이드는 실리콘 원자 4개와 탄소 원자 4개로 구성된 두 개의 기본 배위 사면체를 형성하는 공유 결합 원자로 구성된 밀집된 구조로 형성되어 놀라운 경도와 강도를 제공합니다. 안타깝게도 물이나 알코올에는 녹지 않지만 대부분의 유기산/무기산/염에는 내성이 있습니다(불산 및 불화수소산은 예외).

탄화규소 반도체는 넓은 밴드 갭으로 동급 실리콘(Si) 반도체보다 훨씬 작고 효율적인 장치를 만들 수 있어 전기 자동차의 전력 전자 장치에 사용할 수 있을 뿐만 아니라 산업 공정의 디지털화 프로세스를 지원할 수 있는 가능성을 열어줍니다.