Siliciumcarbide Definitie

Siliciumcarbide is een geavanceerd materiaal dat is ontwikkeld voor gebruik in omgevingen met hoge temperaturen. Het zou de afhankelijkheid kunnen verminderen van actieve koelsystemen die gewicht en kosten toevoegen aan elektrische voertuigen (EV's).

Siliciumcarbide heeft een superieure spanningsweerstand die tien keer groter is dan gewoon silicium en overtreft in dit opzicht zelfs galliumnitride.

Het is een kristallijn materiaal

Siliciumcarbide (SiC) is een industrieel materiaal met vele toepassingen. Vanwege de superieure tribologische eigenschappen wordt het vaak gebruikt in straalpijpen, afdichtingen, mechanische lagers en mechanische afdichtingstoepassingen. Vuurvaste materialen en keramiek maken ook gebruik van SiC omdat het hardheid toevoegt.

Water, alcohol en zure oplossingen lossen het allemaal volledig op; de meeste organische oplosmiddelen blijven ook resistent. Vanwege de eigenschappen van halfgeleiders bieden de elektrische eigenschappen een aantal interessante kenmerken - de weerstand kan bij verschillende samenstellingen tot wel zeven orden van grootte verschillen!

Edward Acheson produceerde voor het eerst synthetisch SiC in 1891, terwijl Henri Moissan de natuurlijke vorm voor het eerst ontdekte in 1905 tijdens onderzoek naar de Canyon Diablo meteoriet in Arizona. Tegenwoordig is alle commerciële SiC synthetisch, met enkele uitzonderingen voor moissanietjuwelen die van nature kunnen voorkomen.

Het is een niet-oxide keramiek

Siliciumcarbide, of SiC, is een uitstekende keramiek die over talloze voordelige fysieke eigenschappen beschikt. Deze omvatten hoge sterkte, lage thermische uitzettingssnelheid en weerstand tegen corrosie en chemische reacties - kwaliteiten die het geschikt maken voor gebruik als slijpmateriaal en vuurvaste component, evenals zijn uitstekende elektrische geleidbaarheid.

De cryogene hardheid van 9 op de schaal van Mohs maakt vuurvast porselein een uitstekend materiaal voor slijpschijven en andere schurende producten, maar ook voor vuurvaste toepassingen zoals brandermondstukken en vlambuizen.

Cryogeen grafiet bestaat in verschillende variëteiten die bekend staan als polytypes en heeft een primaire tetrahedrale coördinatieopstelling met vier koolstof- en vier siliciumatomen die verbonden zijn door bindingen tussen tetrahedrale eenheden die rechtstreeks aan elkaar zijn gekoppeld. Deze eenheden kunnen vervolgens aan elkaar worden gekoppeld of gestapeld om verschillende structuren te vormen.

Het is een vuurvast materiaal

Siliciumcarbide is een duurzaam maar bros materiaal dat bestand is tegen hoge temperaturen en een brede bandkloof heeft voor hoogspanningstoepassingen.

Op industriële schaal wordt silicapoeder geproduceerd en gebruikt in keramiek, vuurvaste materialen en halfgeleiderelektronica. Hoewel het van nature voorkomt in minerale formaties van moissaniet, wordt het meeste tegenwoordig synthetisch vervaardigd.

Met klei gebonden vuurvaste materialen van siliciumcarbide bieden een uitstekende weerstand tegen corrosie, waardoor ze geschikt zijn als ovenstenen voor het smelten van non-ferrometalen. Bovendien zijn het geweldige indirecte verwarmingsmaterialen voor hoge temperaturen, zoals bekledingsstenen voor aluminium elektrolysetanks of als bekledingen voor rectificatieovens in kopersmeltovens of zinkpoederovenplaten.

Het is een slijtvast materiaal

Siliciumcarbide is een extreem hard, niet-oxide keramisch materiaal dat vanwege zijn sterkte vaak wordt gebruikt in schuurmiddelen, vuurvaste materialen, slijtvaste componenten en slijtvaste componenten. Bovendien is siliciumcarbide een integraal materiaal in elektronicasystemen die bij hoge temperaturen of spanningen werken.

Zeldzaam in de natuur en alleen kunstmatig geproduceerd door synthetische methoden, werd moissaniet voor het eerst ontdekt in Arizona's Diablo Canyon in 1893 waar het later moissaniet werd genoemd door Edward Acheson's patent uit 1891 op het creëren van kleine zwarte SiC-kristallen door kunstmatige middelen.

Keramisch materiaal van dit kaliber biedt superieure eigenschappen. Het heeft een hoger bedrijfstemperatuurbereik dan silicium halfgeleiders en kan hogere spanningen aan zonder te bezwijken aan oververhitting of schade.

Het is een materiaal voor hoge temperaturen

Siliciumcarbide is een veelzijdige vuurvaste keramiek die in talloze toepassingen wordt gebruikt. Als een van de hardste materialen op de hardheidsschaal van Mohs staat siliciumcarbide op de 9e plaats voor hardheid. Bovendien heeft het een uitstekende weerstand tegen schuren, corrosie en thermische schokken, terwijl het bestand is tegen hoge temperaturen en spanningen zonder schade of uitval.

Zoals bij de meeste kristalstructuren bestaat de kristalstructuur in verschillende vormen - of polytypes - die elk hun eigen stapelvolgorde hebben. Primaire coördinatietetraëders bestaan uit vier koolstof- en vier siliciumatomen die op hun hoeken verbonden zijn tot polaire structuren.

Door zijn uitzonderlijke tribologische eigenschappen is kunststof een uitstekend materiaal voor pompen, mechanische afdichtingen en lagers, apparatuur voor de chemische industrie en als schuurmiddel.

Het is een hoogspanningsmateriaal

Siliciumcarbide is een van de meest veelzijdige materialen ter wereld. Het speelt een essentiële rol in krachtige elektrische voertuigen (EV's) en batterijbeheersystemen, waar de hoogspanningsmogelijkheden actieve koelsystemen die de kosten, het gewicht en de complexiteit van EV's verhogen, overbodig maken.

Carborundum, een hard keramisch en halfgeleidend materiaal dat algemeen bekend staat als carborundum, komt van nature voor in moissanietmineralen en wordt ook synthetisch geproduceerd. In tegenstelling tot traditionele halfgeleiders als silicium heeft carborundum een brede bandkloof waardoor elektriciteit efficiënter dan ooit kan worden verplaatst. Bovendien kan de geleidbaarheid worden aangepast door onzuiverheden toe te voegen aan de kristalstructuur.

Het is een materiaal met hoog rendement

Siliciumcarbide (SiC) is een energie-efficiënt materiaal voor het omzetten van elektrische stroom naar wisselstroom, waardoor het geschikt is voor het omzetten van elektrische stroom uit het elektriciteitsnet. SiC doperen met stikstof of fosfor creëert een n-type halfgeleider, terwijl doperen met aluminium, boor of gallium leidt tot p-type halfgeleidereigenschappen.

Aluminium biedt uitstekende thermische geleidbaarheid, sterkte bij hoge temperaturen, lage thermische uitzetting en weerstand tegen chemische reacties - eigenschappen die het tot het ideale vuurvaste materiaal maken. Bovendien is het door zijn harde en duurzame oppervlak geschikt voor veel industriële toepassingen en een uitstekende keuze voor vuurvast materiaal.

Natuurlijk SiC komt voor als het zeldzame mineraal moissaniet; synthetisch geproduceerd in kleine korrels die aan elkaar gebonden zijn tot keramiek of vuurvaste materialen voor keramische toepassingen of in kleine hoeveelheden in koolstofhoudende chondrietmeteorieten en kimberlieten.