Silicio karbido apibrėžimas

Silicio karbidas yra pažangi medžiaga, sukurta naudoti aukštos temperatūros aplinkoje. Ji galėtų sumažinti priklausomybę nuo aktyvių aušinimo sistemų, kurios padidina elektrinių transporto priemonių (EV) svorį ir sąnaudas.

Silicio karbido atsparumas įtampai yra dešimt kartų didesnis nei įprasto silicio ir šiuo požiūriu lenkia net galio nitridą.

Tai kristalinė medžiaga

Silicio karbidas (SiC) yra pramoninė medžiaga, turinti daugybę panaudojimo būdų. Dėl savo puikių tribologinių savybių jis dažniausiai naudojamas smėliavimo antgaliuose, sandarikliuose, mechaniniuose guoliuose ir mechaniniuose sandarikliuose. Ugniai atspariose medžiagose ir keramikoje taip pat naudojamas SiC, nes jis padidina kietumą.

Vanduo, alkoholio ir rūgščių tirpalai jį visiškai ištirpina; dauguma organinių tirpiklių taip pat išlieka atsparūs. Dėl puslaidininkio savybių jo elektrinės savybės pasižymi įdomiomis savybėmis - įvairių sudėčių varža gali skirtis iki septynių eilių!

Edvardas Achesonas 1891 m. pirmą kartą pagamino sintetinį SiC, o Henri Moissanas 1905 m., tyrinėdamas Diablo kanjono meteoritą Arizonoje, pirmą kartą nustatė jo natūralią formą. Šiandien visas komercinis SiC, parduodamas pardavimui, yra sintetinis, išskyrus kai kurias išimtis, susijusias su moissanito brangakmeniais, kurie gali būti natūralūs.

Tai nonooksidinė keramika

Silicio karbidas, arba SiC, yra išskirtinė keramika, pasižyminti daugybe naudingų fizikinių savybių. Tai didelis stiprumas, mažas šiluminio plėtimosi koeficientas, atsparumas korozijai ir cheminėms reakcijoms - savybės, dėl kurių jį galima naudoti kaip abrazyvinę medžiagą ir ugniai atsparų komponentą, taip pat puikus elektrinis laidumas.

Dėl kriogeninio kietumo, kuris pagal Moso skalę yra 9, ugniai atsparus porcelianas yra puiki medžiaga šlifavimo diskams ir kitiems abrazyviniams gaminiams gaminti, taip pat naudojama ugniai atspariems gaminiams, pavyzdžiui, degiklių tūtoms ir liepsnos vamzdžiams.

Kriogeninis grafitas yra kelių atmainų, vadinamų politipais, ir pasižymi pirminiu koordinaciniu tetraedriniu išsidėstymu, kuriame keturi anglies ir keturi silicio atomai yra tiesiogiai sujungti ryšiais tarp tetraedrinių vienetų. Šie vienetai gali būti sujungti arba sudėti vienas ant kito ir sudaryti įvairias struktūras.

Tai ugniai atspari medžiaga

Silicio karbidas yra patvari, tačiau trapi medžiaga, galinti atlaikyti aukštą temperatūrą ir pasižyminti plačiu dažnių juostos tarpu, tinkamu aukštos įtampos taikymams.

Pramoniniu mastu silicio dioksido milteliai gaminami ir naudojami keramikoje, ugniai atspariose medžiagose ir puslaidininkinėje elektronikoje. Nors moisanito mineralų formacijose jo yra natūraliai, didžioji dalis šiandien gaminama sintetiniu būdu.

Moliu surištos silicio karbido ugniai atsparios medžiagos pasižymi puikiu atsparumu korozijai, todėl tinka kaip krosnių plytos spalvotųjų metalų lydymui. Be to, jos puikiai tinka kaip aukštos temperatūros netiesioginio kaitinimo medžiagos, pavyzdžiui, aliuminio elektrolizės rezervuarų įdėklai arba kaip rektifikacijos krosnies padėklo įdėklai vario lydymo krosnyse ar cinko miltelių krosnies lanko plokštės.

Tai dilimui atspari medžiaga

Silicio karbidas yra itin kieta, neoksidinė keraminė medžiaga, dėl savo tvirtumo dažniausiai naudojama abrazyvuose, ugniai atspariose medžiagose, dilimui atspariuose komponentuose ir dilimui atspariose sudedamosiose dalyse. Be to, silicio karbidas yra neatsiejama medžiaga elektronikos sistemose, kurios veikia esant aukštai temperatūrai ar įtampai.

Gamtoje retas ir tik dirbtiniu būdu sintetiniais metodais gaminamas moisanitas pirmą kartą buvo atrastas 1893 m. Arizonos Diablo kanjone, kur vėliau buvo pavadintas moisanitu pagal 1891 m. Edvardo Achesono patentą, kuriuo jis sukūrė mažus juodus SiC kristalus dirbtiniu būdu.

Šio kalibro keraminė medžiaga pasižymi puikiomis savybėmis. Jos darbinės temperatūros diapazonas yra didesnis nei silicio puslaidininkių ir ji gali išlaikyti didesnę įtampą, neperkaisti ir nesugesti.

Tai aukštos temperatūros medžiaga

Silicio karbidas yra universali ugniai atspari keramika, naudojama daugelyje sričių. Silicio karbidas yra viena iš kiečiausių medžiagų pagal Moso kietumo skalę, pagal kietumą jis užima 9 vietą. Be to, jis pasižymi puikiu atsparumu dilimui ir korozijai bei terminiam smūgiui, be to, atlaiko aukštą temperatūrą ir įtampą be pažeidimų ar gedimų.

Kaip ir dauguma kristalinių struktūrų, jo kristalinė struktūra būna įvairių formų, arba politipų, kurių kiekviena turi savo susikaupimo seką. Pirminį koordinacinį tetraedrą sudaro keturi anglies ir keturi silicio atomai, sujungti kampuose į polines struktūras.

Dėl savo išskirtinių tribologinių savybių plastikas yra puiki medžiaga siurbliams, mechaniniams sandarikliams ir guoliams, chemijos pramonės įrangai ir kaip abrazyvas.

Tai aukštos įtampos medžiaga

Silicio karbidas yra viena universaliausių medžiagų pasaulyje. Jis atlieka svarbų vaidmenį didelio našumo elektromobiliuose (EV) ir baterijų valdymo sistemose, kur dėl jo aukštos įtampos savybių nereikia aktyvių aušinimo sistemų, kurios padidina EV kainą, svorį ir sudėtingumą.

Karborundas - kieta keraminė ir puslaidininkinė medžiaga, paprastai vadinama karborundu, natūraliai randama moisanito mineraluose ir gaminama sintetiniu būdu. Skirtingai nuo tradicinių puslaidininkių, tokių kaip silicis, karborundas turi platų juostos tarpą, kuris leidžia efektyviau nei bet kada anksčiau pernešti elektros energiją. Be to, jo laidumą galima keisti į kristalinę struktūrą pridedant priemaišų.

Tai didelio efektyvumo medžiaga

Silicio karbidas (SiC) yra energetiškai efektyvi medžiaga, skirta elektros energijai konvertuoti į kintamąją srovę, todėl tinka elektros energijai iš elektros tinklo konvertuoti. SiC legiruojant azotu arba fosforu, gaunamas n tipo puslaidininkis, o legiruojant aliuminiu, boru arba kaliu - p tipo puslaidininkis.

Aliuminis pasižymi puikiu šilumos laidumu, atsparumu aukštoms temperatūroms, mažu šiluminiu plėtimusi ir atsparumu cheminėms reakcijoms - dėl šių savybių jis yra ideali ugniai atspari medžiaga. Be to, dėl kieto ir patvaraus paviršiaus jis tinka daugeliui pramoninių paskirčių ir yra puikus ugniai atsparios medžiagos pasirinkimas.

Natūralus SiC randamas kaip retas mineralas moisanitas; sintetiniu būdu gaminamas mažais grūdeliais, surištais į keramikos ar ugniai atsparias medžiagas, naudojamas keramikoje, arba nedideliais kiekiais randamas anglinguose chondritiniuose meteorituose ir kimberlituose.