Hva brukes silisiumkarbid til?

Silisiumkarbid har mange bruksområder og finnes i form av slipemidler, keramisk pulver og skuddsikre panser.

Karborundum (SiC), en krystallinsk forbindelse av silisium og karbon, er et av de hardeste kjente stoffene med unike egenskaper som gjør det nyttig i ulike bransjer.

Slipende

Silisiumkarbid er hardt og sprøtt, noe som gjør det til et effektivt slipemateriale. Produsenter bruker det til å produsere produkter som sandpapir. Dette materialet finnes i ulike kornstørrelser, fra grove til svært fine kornstørrelser for slipeoperasjoner, der de grovere brukes til å fjerne store mengder materiale i innledende slipeoperasjoner, mens de finere polerer arbeidsstykkets overflate for å gi en jevn finish.

Slipende silisiumkarbid brukes i produkter som krever høy utholdenhet, for eksempel bilbremser og keramiske plater som brukes i skuddsikre vester. Materialet finnes også i komposittmaterialer som karbonfiberforsterket silisiumkarbid (CFRC).

Ildfast

Silisiumkarbid er et uunnværlig råmateriale i produksjonen av ildfaste materialer. Med stabile kjemiske egenskaper, høy varmeledningsevne, liten varmeutvidelseskoeffisient og utmerket slitestyrke er det et ideelt materiale for å lage høytemperaturbestandige slipemidler som slipebånd, sandpapir, slipeskiver og oljesteinsverktøy samt monokrystallinsk silisium/polikrystallinsk silisium-maskinverktøy.

Metall er svært hardt og sprøtt, men har samtidig høy termisk og mekanisk stabilitet. Det består av silisiumatomer omgitt av karbon- og oksygenatomer, og sammensetningen gjør det motstandsdyktig mot varme og mekaniske påkjenninger, i tillegg til at det har et imponerende smeltepunkt.

Rent silisiumkarbid er fargeløst, mens industrielle kvaliteter kan variere i farge fra brun til svart på grunn av inneslutninger av jern, aluminium, nitrogen eller fritt karbon. Det finnes dopingmetoder som skaper ulike halvledere: For eksempel kan n-type silisiumkarbid dopes med nitrogen eller fosfor, mens p-type versjoner kan dopes med aluminium, bor eller gallium.

Skuddsikker rustning

Silisiumkarbid er et av de hardeste materialene på jorden. Det gjør det ideelt til skuddsikre vester som brukes av politi og militærpersonell, og de termiske egenskapene gjør det motstandsdyktig mot varme.

Keramiske materialer som dette er kjent for å være sterke. Dessuten er keramikk en utmerket leder av varme og elektrisitet - noe som gjør det perfekt for elektroniske applikasjoner som krafttransistorer. Korrosjonsbestandighet er en annen fordel.

Rent silisiumkarbid har en flerlagsstruktur og finnes i ulike polytyper eller varianter, som alle kjennetegnes av stablingssekvensen som gir hver type sine unike fysiske egenskaper - for eksempel inneholder noen former kovalente bindinger mellom fire karbonatomer som er kovalent bundet til ett silisiumatom og danner en intrikat nettverksstruktur.

Moissanitt produseres syntetisk og finnes bare unntaksvis i naturen, selv om små mengder kan eksistere som moissanittjuveler. Moissanitt spiller en viktig rolle i elektriske biler, ettersom dens evne til å motstå høye temperaturer gjør at kjøretøyene blir mer energieffektive, samtidig som aktive kjølesystemer som øker vekt, kostnader og kompleksitet, reduseres.

Halvleder

Silisiumkarbidkeramikk er en allsidig ikke-oksidkeramikk som brukes i applikasjoner som krever både mekanisk og termisk styrke, for eksempel i slitesterke deler, ildfaste materialer for varmebestandighet, ildfaste materialer for å kontrollere termisk ekspansjon og halvlederelektronikk som opererer ved høye temperaturer eller spenninger. Silisiumkarbid har en hardhet som gjør det egnet til disse bruksområdene, samtidig som varmeledningsevnen gjør det til et effektivt varmebestandig materiale. Dets mange bruksområder strekker seg utover mekaniske anvendelser alene; noen eksempler er: slipemidler, slitesterke deler, ildfaste materialer for varmebestandighet og halvlederelektronikk som opererer ved henholdsvis høye temperaturer eller spenninger.

Krystallinsk silisiumkarbid dannes i en tettpakket struktur som består av kovalent bundne atomer som danner to primære koordinasjonstetraeder bestående av fire silisium- og fire karbonatomer, noe som gir det en utrolig hardhet og styrke. Dessverre er det uløselig i vann eller alkohol, men motstandsdyktig mot de fleste organiske og uorganiske syrer/salter (med unntak av flussyre og syrefluorider).

Halvledere av silisiumkarbid har et bredt båndgap som gjør det mulig å lage mye mindre og mer effektive enheter enn tilsvarende enheter av silisium (Si), noe som åpner for at de kan brukes til kraftelektronikk i elektriske kjøretøyer og til å støtte digitaliseringsprosesser i industrielle prosesser.