Silicio karbidas - astronominių teleskopų veidrodžių medžiaga

Silicio karbidas (dar vadinamas karborundu) yra neorganinis cheminis junginys, sudarytas iš silicio ir anglies atomų, natūraliai randamas gamtoje kaip moisanitas ir masiškai gaminamas nuo 1893 m. kaip abrazyvas.

SiC yra daugiau kaip 70 kristalinių formų, skirstomų į du polimorfus: alfa silicio karbidą (a-SiC) ir beta silicio karbidą (b-SiC). Eksperimentinės paklaidos ribose abi formos lydosi vienu metu, esant slėgiui iki 10 GPa.

Jo nuolydis neigiamas

Silicio karbidas yra itin kieta ir tanki medžiaga, kurią galima naudoti įvairiose srityse. Jo galima rasti tokiuose gaminiuose kaip švitrinis popierius, šlifavimo diskai, pjovimo įrankiai, automobilių komponentai ir automobilių ugniai atsparios medžiagos; be to, dėl savo kietumo ir mažo šiluminio plėtimosi greičio jis naudojamas kaip ugniai atspari medžiaga krosnyse, degimo krosnyse ir ugniai atspariose išklotinėse, taip pat kaip veidrodinė medžiaga astronominiuose teleskopuose.

Edvardas Goodrichas Achesonas pirmą kartą masiškai silicio karbidą pagamino 1891 m., kai elektrinėje krosnyje kaitino molio ir miltelių pavidalo kokso (anglies) mišinį ir gavo mėlynai juodą medžiagą, vadinamą karborundu.

Silicio karbido lydymosi tyrimai esant 5-8 GPa slėgiui atskleidė, kad jis lydosi vienodai visuose tirtuose slėgiuose, o jo lydymosi kreivės neigiamas nuolydis yra -44 + 4 K/GPa, ir tai įrodo, kad tankio funkcinė teorija tiksliai prognozavo.

Jis turi teigiamą nuolydį

Silicio karbidas (SiC) yra neoksidinė keraminė medžiaga, pasižyminti išskirtinėmis savybėmis, dėl kurių ją galima naudoti daugelyje aukštatemperatūrių sričių. SiC yra kietas ir labai stiprus, jo polikristalinio kūno stipris siekia iki 27 GPa; be to, jis pasižymi puikiomis atsparumo šliaužimui savybėmis ir mažais šiluminio plėtimosi rodikliais.

Keraminio dioksido (CeO2) keramika netirpsta vandenyje, bet tirpsta išlydytuose šarmų ir geležies tirpaluose, todėl yra pati kiečiausia iš visų pažangiųjų struktūrinių keramikų, atspari dilimui, korozijai, smūgiams ir terminiam plėtimosi procesui esant dideliam slėgiui, todėl puikiai tinka naudoti aukštatemperatūrėse srityse, pavyzdžiui, branduolinių reaktorių komponentams.

Silicio karbidas, dažniau vadinamas a-SiC, paprastai naudojamas elektromobilių stabdžiuose ir sankabose bei neperšaunamose liemenėse, taip pat kaip heterogeninių katalizatorių substratas. Gaminant pramoninius šios medžiagos kiekius vis dar naudojamos elektrinės krosnys, kuriose grynas silicio dioksido smėlis redukuojamas smulkiai sumaltu koksu elektrinėje krosnyje; pramoninė silicio karbido gamyba tebėra populiarus pasirinkimas aukštos įtampos taikymams galios elektronikoje.

Jo temperatūros koeficientas yra neigiamas

Silicio karbidas, dar žinomas kaip silicio dioksidas, yra kietas cheminis junginys, sudarytas iš silicio ir anglies, natūraliai randamas kaip mineralas moisanitas, tačiau nuo 1893 m. masiškai gaminamas miltelių ir kristalų pavidalu ir naudojamas kaip abrazyvinė ir neperšaunamų liemenių keraminių plokštelių medžiaga. Dideli pavieniai kristalų grūdeliai gali būti sujungiami sukepinant ir taip gaunama itin tvirta struktūrinė keramika; be to, iš jo dažnai gaminami sintetiniai moisanito brangakmeniai, vadinami sintetinio moisanito brangakmeniais. Silicio karbidas taip pat veikia kaip puslaidininkis; jį dopinguojant azotu arba fosforu, jis gali tapti n tipo medžiaga; panašiai berilis, boras arba aliuminis gali pakeisti jį į p tipo medžiagą, priklausomai nuo to, kokios bus jo savybės, dopingas jį pakeis į n tipo puslaidininkinę medžiagą.

Silicio karbidas pasižymi dideliu juostiniu tarpu ir dideliu elektrinio lauko pramušimo stipriu, todėl tinka elektronikos prietaisams, veikiantiems itin aukštoje temperatūroje arba esant itin aukštai įtampai. Be to, jis yra atsparus terminiams smūgiams, todėl yra plačiai naudojamas. Silicio karbidas būna įvairių vienetinių ląstelių (kubinės, romboedrinės arba šešiakampės). Jei tankinamas naudojant molį, jis gali stabdyti kaklelio augimą ir kartu užkirsti kelią SiO2 susidarymui, kuris priešingu atveju sumažintų tamprumo modulį. Įvairiuose tyrimuose buvo nagrinėjama jo lydymosi elgsena esant dideliam slėgiui, naudojant ab initio molekulinės dinamikos modeliavimą, pagrįstą tankio funkcinės teorijos modeliavimu.

Jo teigiamo slėgio koeficientas

Silicio karbidas yra itin kieta ir standi keraminė medžiaga, pasižyminti didele temperatūra, mažu šiluminio plėtimosi koeficientu ir atsparumu cheminėms reakcijoms. Jis būna įvairių dydžių ir formų, įskaitant granulių, kurias galima įsigyti, ir plokštelių, iš kurių galima gaminti veidrodžius dideliems teleskopams. Silicio karbido gamybos būdai - nuo tiesioginės anglies sintezės iki cheminio nusodinimo iš garų.

Atlikti Debye temperatūros priklausomybės nuo slėgio tyrimai ZB ir RS SiC nuo 3100+40 K iki 5-8 GPa temperatūroje, taikant gesinimo eksperimentus ir matavimus in situ, naudojant gesinimo eksperimentus ir matavimus in situ. Rezultatai rodo, kad esant aplinkos slėgiui abi Lame'o konstantos (l, m) yra teigiamos, didėjant m nuokrypiui, o tai rodo, kad esant didesniam slėgiui didėja necentrinių daugelio kūnų jėgų, apimančių krūvininkų pernašos sąveikas, stiprumas, todėl SiC mechaniškai standėja.

lt_LTLithuanian
Slinkti į viršų