Kam naudojamas silicio karbidas?

Silicio karbidą galima naudoti kaip abrazyvus, keramikos miltelius ir neperšaunamą šarvą.

Karborundas (SiC), kristalinis silicio ir anglies junginys, yra viena iš kiečiausių žinomų medžiagų, pasižyminčių unikaliomis savybėmis, dėl kurių jis naudingas įvairiose pramonės šakose.

Abrazyvinis

Silicio karbidas yra kietas ir trapus, todėl yra veiksminga abrazyvinė medžiaga. Gamintojai jį naudoja tokiems gaminiams kaip švitrinis popierius gaminti; ši medžiaga būna įvairaus grūdėtumo - nuo stambių iki labai smulkių grūdėtumo grūdelių, skirtų šlifavimo operacijoms; stambesni grūdeliai naudojami dideliems atsargų kiekiams šalinti pirminio šlifavimo operacijose, o smulkesni poliruoja ruošinių paviršius, kad būtų išgauta lygi apdaila.

Abrazyvinis silicio karbidas naudojamas gaminiuose, kuriems reikia didelės ištvermės, pavyzdžiui, automobilių stabdžiuose ir neperšaunamose liemenėse naudojamose keraminėse plokštelėse. Be to, šią medžiagą taip pat galima rasti kompozitinėse medžiagose, pavyzdžiui, anglies pluoštu sustiprintame silicio karbide (CFRC).

Ugniai atsparus

Silicio karbidas yra nepakeičiama žaliava ugniai atsparių medžiagų gamyboje. Jis pasižymi stabiliomis cheminėmis savybėmis, dideliu šilumos laidumu, mažu šiluminio plėtimosi koeficientu ir puikiu atsparumu dilimui, todėl yra ideali medžiaga aukštoms temperatūroms atsparioms abrazyvinėms medžiagoms, pavyzdžiui, juostinėms abrazyvinėms medžiagoms, švitriniam popieriui, šlifavimo ratukams, šlifavimo ratukams ir aliejinių akmenų įrankiams, taip pat monokristalinio silicio ir (arba) polikristalinio silicio staklėms gaminti.

Metalas yra labai kietas ir trapus, tačiau pasižymi dideliu šiluminiu ir mechaniniu stabilumu. Sudarytas iš silicio atomų, apsuptų anglies ir deguonies atomų, jis yra atsparus karščiui ir mechaniniam poveikiui, taip pat turi įspūdingą lydymosi temperatūrą.

Grynas silicio karbidas yra bespalvis; pramoninės klasės dėl geležies, aliuminio, azoto ar laisvos anglies intarpų gali būti nuo rudos iki juodos spalvos. Egzistuoja papildymo metodai, kuriais sukuriami skirtingi puslaidininkiai: pavyzdžiui, n tipo silicio karbidas gali būti papildytas azotu arba fosforu, o p tipo versijos gali būti papildytos aliuminio, boro arba galio priemaišomis.

Neperšaunami šarvai

Silicio karbidas yra viena kiečiausių medžiagų Žemėje. Todėl jis idealiai tinka policijos ir kariškių neperšaunamoms liemenėms, o dėl savo šiluminių savybių yra atsparus karščiui.

Gerai žinoma, kad tokios keraminės medžiagos kaip ši yra tvirtos. Be to, keramika puikiai praleidžia šilumą ir elektrą, todėl puikiai tinka elektronikos reikmėms, pavyzdžiui, galios tranzistoriams. Be to, dar vienas privalumas - atsparumas korozijai.

Grynas silicio karbidas turi daugiasluoksnę struktūrą ir egzistuoja įvairių politipų arba atmainų, iš kurių kiekviena išsiskiria savo sudėties seka, suteikiančia kiekvienam tipui unikalią fizinę savybę, pavyzdžiui, kai kuriose formose yra kovalentiniai ryšiai tarp keturių anglies atomų, kovalentiškai susijungusių su vienu silicio atomu ir sudarančių sudėtingą tinklo struktūrą.

Moisanitas gaminamas sintetiniu būdu ir gamtoje aptinkamas labai retai, nors nedideli jo kiekiai gali egzistuoti kaip moisanito brangakmeniai. Moisanitui tenka svarbus vaidmuo elektromobiliuose, nes jo gebėjimas atlaikyti aukštą temperatūrą leidžia transporto priemonėms efektyviau naudoti energiją, kartu sumažinant aktyvias aušinimo sistemas, kurios didina svorį, sąnaudas ir sudėtingumą.

Puslaidininkiniai prietaisai

Silicio karbido keramika yra universali nonooksidinė keramika, naudojama mechaninio ir šiluminio atsparumo reikalaujančiose srityse, pavyzdžiui, dilimui atsparioms detalėms, karščiui atsparioms ugniai atsparioms medžiagoms, ugniai atsparioms medžiagoms, skirtoms šiluminiam plėtimosi reguliavimui, ir puslaidininkinės elektronikos prietaisams, veikiantiems aukštoje temperatūroje arba esant aukštai įtampai. Silicio karbido kietumas leidžia jį naudoti šioms reikmėms, o jo šiluminis laidumas - kaip efektyvi karščiui atspari medžiaga. Plati jo panaudojimo sričių įvairovė apima ne tik mechanines sritis; keletas pavyzdžių: abrazyvai, dilimui atsparios detalės, ugniai atsparios medžiagos, užtikrinančios atsparumą karščiui, ir puslaidininkinės elektronikos prietaisai, veikiantys atitinkamai aukštoje temperatūroje arba esant aukštai įtampai.

Kristalinis silicio karbidas sudaro glaudžiai surištą struktūrą, sudarytą iš kovalentiniais ryšiais sujungtų atomų, kurie sudaro du pirminius koordinacinius tetraedrus, sudarytus iš keturių silicio ir keturių anglies atomų, todėl yra neįtikėtinai kietas ir stiprus. Deja, jis netirpus vandenyje ar alkoholyje, tačiau atsparus daugumai organinių ir neorganinių rūgščių / druskų (išimtis - fluoro vandenilio rūgštis ir rūgštiniai fluoridai).

Silicio karbido puslaidininkiai pasižymi plačiu juostos tarpu, kuris leidžia sukurti daug mažesnius ir efektyvesnius prietaisus nei lygiaverčiai silicio (Si) prietaisai, todėl juos galima naudoti elektrinių transporto priemonių galios elektronikoje ir pramonės procesų skaitmeninimo procesuose.