Silisiumkarbid Definisjon

Silisiumkarbid er et avansert materiale som er utviklet for bruk i miljøer med høye temperaturer. Det kan redusere avhengigheten av aktive kjølesystemer som øker vekten og kostnadene til elbiler.

Silisiumkarbid kan skilte med overlegen spenningsmotstand som er ti ganger større enn vanlig silisium, og overgår til og med galliumnitrid i dette henseende.

Det er et krystallinsk materiale

Silisiumkarbid (SiC) er et industrielt materiale med mange bruksområder. På grunn av sine overlegne tribologiske egenskaper brukes det ofte i blåsemunnstykker, tetninger, mekaniske lagre og mekaniske tetningsmidler. Ildfaste materialer og keramikk bruker også SiC fordi det gir økt hardhet.

Vann, alkohol og syreløsninger løser det opp fullstendig, og de fleste organiske løsemidler er også resistente. På grunn av halvlederegenskapene har det noen interessante elektriske egenskaper - motstanden kan variere med opptil syv størrelsesordener fra sammensetning til sammensetning!

Edward Acheson produserte syntetisk SiC for første gang i 1891, mens Henri Moissan først identifiserte den naturlige formen i 1905 da han utforsket Canyon Diablo-meteoritten i Arizona. I dag er all kommersiell SiC som selges syntetisk, med noen unntak for moissanitt-juveler som kan forekomme naturlig.

Det er en ikke-oksid keramikk

Silisiumkarbid, eller SiC, er en enestående keramikk som kan skilte med en rekke fordelaktige fysiske egenskaper. Blant disse er høy styrke, lav termisk ekspansjonshastighet og motstand mot korrosjon og kjemiske reaksjoner - egenskaper som gjør det egnet som slipemateriale og ildfast komponent, i tillegg til den utmerkede elektriske ledningsevnen.

Kryogenisk hardhet på 9 på Mohs-skalaen gjør ildfast porselen til et utmerket materiale for slipeskiver og andre slipeprodukter, i tillegg til at det brukes i ildfaste bruksområder som brennermunnstykker og flammerør.

Kryogenisk grafitt finnes i flere varianter, såkalte polytyper, og har et primært koordinerende tetraedrisk arrangement med fire karbon- og fire silisiumatomer bundet av bindinger mellom tetraedriske enheter som er bundet direkte. Disse enhetene kan deretter kobles sammen eller stables for å danne ulike strukturer.

Det er et ildfast materiale

Silisiumkarbid er et slitesterkt, men sprøtt materiale som tåler høye temperaturer og har et bredt båndgap for høyspenningsapplikasjoner.

I industriell skala produseres silikapulver som brukes i keramikk, ildfaste materialer og halvlederelektronikk. Selv om det finnes naturlig i moissanittmineralformasjoner, produseres det meste syntetisk i dag.

Ildfaste materialer av leirbundet silisiumkarbid har utmerket korrosjonsbestandighet, noe som gjør dem velegnet som ovnsteiner i smelteverk for ikke-jernholdige metaller. I tillegg er de gode materialer for indirekte oppvarming ved høye temperaturer, for eksempel som foringsteiner i elektrolysetanker for aluminium, som foringsplater i rektifikasjonsovner i kobbersmelteovner eller som lysbueplater i sinkpulverovner.

Det er et slitesterkt materiale

Silisiumkarbid er et ekstremt hardt, ikke-oksydholdig keramisk materiale som på grunn av sin styrke ofte brukes i slipemidler, ildfaste materialer, slitesterke komponenter og slitestyrkekomponenter. Silisiumkarbid er dessuten et viktig materiale i elektronikksystemer som opererer ved høye temperaturer eller spenninger.

Moissanitt er sjelden i naturen og produseres kun kunstig ved hjelp av syntetiske metoder. Den ble først oppdaget i Arizonas Diablo Canyon i 1893, der den senere fikk navnet moissanitt etter Edward Achesons patent fra 1891 på å skape små, svarte SiC-krystaller på kunstig vis.

Keramiske materialer av dette kaliberet har overlegne egenskaper. Det har et høyere driftstemperaturområde enn silisiumhalvledere og tåler høyere spenninger uten å bli overopphetet eller skadet.

Det er et høytemperaturmateriale

Silisiumkarbid er en allsidig ildfast keramikk som brukes i en rekke bruksområder. Silisiumkarbid er et av de hardeste materialene på Mohs' hardhetsskala, og ligger på 9. plass når det gjelder hardhet. I tillegg er det svært motstandsdyktig mot både slitasje, korrosjon og termisk sjokk, samtidig som det tåler høye temperaturer og spenninger uten å ta skade eller bryte sammen.

Som med de fleste krystallstrukturer finnes krystallstrukturen i ulike former - eller polytyper - som hver har sin egen stablingssekvens. Primære koordinasjonstetraeder består av fire karbon- og fire silisiumatomer som er koblet sammen i hjørnene til polare strukturer.

På grunn av sine eksepsjonelle tribologiske egenskaper er plast et utmerket materiale for pumper, mekaniske tetninger og lagre, utstyr til kjemisk industri og som slipemiddel.

Det er et høyspenningsmateriale

Silisiumkarbid er et av verdens mest allsidige materialer. Det spiller en viktig rolle i høytytende elbiler og batteristyringssystemer, der høyspenningsegenskapene eliminerer aktive kjølesystemer som gjør elbilene dyrere, tyngre og mer komplekse.

Karborundum, et hardt keramisk og halvledende materiale som ofte kalles karborundum, finnes naturlig i moissanittmineraler og kan også produseres syntetisk. I motsetning til tradisjonelle halvledere som silisium har karborundum et bredt båndgap som gjør det mulig å overføre elektrisitet mer effektivt enn noensinne. Ledningsevnen kan dessuten modifiseres ved å tilsette urenheter i krystallstrukturen.

Det er et høyeffektivt materiale

Silisiumkarbid (SiC) er et energieffektivt materiale for konvertering av elektrisk kraft til vekselstrøm, noe som gjør det egnet for konvertering av elektrisk kraft fra strømnettet. Doping av SiC med nitrogen eller fosfor skaper en n-type halvleder, mens doping med aluminium, bor eller gallium gir p-type halvlederegenskaper.

Aluminium har utmerket varmeledningsevne, høy temperaturstyrke, lav termisk ekspansjon og motstand mot kjemiske reaksjoner - egenskaper som gjør det til det ideelle ildfaste materialet. Den harde og slitesterke overflaten gjør det dessuten egnet for mange industrielle bruksområder og er et utmerket valg av ildfast materiale.

Naturlig SiC finnes som det sjeldne mineralet moissanitt, syntetisk produsert i små korn som er bundet sammen til keramikk eller ildfaste materialer for keramiske bruksområder, eller i små mengder i karbonholdige kondrittmeteoritter og kimberlitter.