Siliciumcarbide (ook wel carborundum genoemd) is een anorganische chemische verbinding bestaande uit silicium- en koolstofatomen, die van nature voorkomt als moissaniet in de natuur en sinds 1893 op grote schaal wordt geproduceerd voor gebruik als schuurmiddel.
SiC bestaat in meer dan 70 kristallijne vormen, verdeeld in twee polymorfen: alfa siliciumcarbide (a-SiC) en beta siliciumcarbidde (b-SiC). Binnen experimentele fouten smelten beide vormen tegelijkertijd bij drukken tot 10 GPa.
Het heeft een negatieve helling
Siliciumcarbide is een extreem hard en dicht materiaal met meerdere toepassingen. Het is te vinden in producten als schuurpapier, slijpschijven, snijgereedschappen, auto-onderdelen en vuurvaste materialen voor auto's; daarnaast dient het als vuurvast materiaal in ovens, ovens en vuurvaste bekledingen en als spiegelmateriaal in astronomische telescopen vanwege de hardheid en lage thermische uitzetting.
Edward Goodrich Acheson produceerde voor het eerst siliciumcarbide in massaproductie in 1891 toen hij een mengsel van klei en cokespoeder (koolstof) in een elektrische oven verhitte, waardoor een blauwzwart materiaal ontstond dat bekend staat als "carborundum".
Onderzoek naar het smelten van siliciumcarbide bij drukken tussen 5-8 GPa heeft aangetoond dat het bij alle onderzochte drukken congruent smelt, waarbij de smeltcurve een negatieve helling heeft van -44 + 4 K/GPa, wat bewijs levert dat de dichtheidsfunctionaaltheorie nauwkeurig voorspelt.
Het heeft een positieve helling
Siliciumcarbide (SiC) is een niet-oxide keramisch materiaal met uitzonderlijke eigenschappen die het nuttig maken in vele toepassingen bij hoge temperaturen. SiC is zowel hard als extreem sterk met polykristallijne sterktes tot 27 GPa; daarnaast heeft het uitstekende kruipweerstandseigenschappen en een lage thermische uitzetting.
Keramiek van Ceramiumdioxide (CeO2) is onoplosbaar in water maar oplosbaar in gesmolten alkali en ijzeroplossingen, waardoor het de hardste van alle geavanceerde structurele keramiek is met weerstand tegen slijtage, corrosie, impact en thermische uitzetting bij hoge druk; waardoor het perfect is voor gebruik in toepassingen met hoge temperaturen, zoals onderdelen van kernreactoren.
Siliciumcarbide, beter bekend als a-SiC, wordt vaak aangetroffen in remmen en koppelingen van elektrische voertuigen en in kogelvrije vesten, en wordt ook gebruikt als substraat voor heterogene katalysatoren. Voor de productie van industriële hoeveelheden van dit materiaal wordt nog steeds gebruik gemaakt van elektrische ovens met zuiver silicazand dat wordt gereduceerd met fijngemalen cokes in een elektrische oven; de productie van siliciumcarbide op industriële schaal blijft populair voor hoogspanningstoepassingen in vermogenselektronica.
Het heeft een negatieve temperatuurcoëfficiënt
Siliciumcarbide, ook bekend als siliciumdioxide, is een harde chemische verbinding bestaande uit silicium en koolstof die van nature voorkomt als het mineraal moissaniet, maar sinds 1893 massaal wordt geproduceerd als poeder en kristal voor gebruik als schuurmiddel en kogelvrij keramisch plaatmateriaal voor vesten. Grote, enkelvoudige kristalkorrels kunnen worden samengevoegd door sinteren om extreem taaie structurele keramiek te produceren; daarnaast wordt het vaak gebruikt om synthetische moissaniet edelstenen te maken die bekend staan als synthetische moissaniet edelstenen. Siliciumcarbide werkt ook als een halfgeleider; door het te doteren met stikstof of fosfor kan het een n-type materiaal worden; op dezelfde manier kunnen beryllium, boor of aluminium het veranderen in p-type materiaal, afhankelijk van wat de eigenschappen zullen doteren zal het veranderen in een n-type halfgeleidermateriaal.
Siliciumcarbide heeft een grote bandkloof en een hoge elektrische velddoorslag, waardoor het geschikt is voor elektronische apparaten die werken bij extreem hoge temperaturen of spanningen. Bovendien wordt het op grote schaal gebruikt omdat het bestand is tegen thermische schokken. Siliciumcarbide bestaat in verschillende eenheidscellen (kubisch, rhombohedraal of hexagonaal). Als het verdicht wordt met klei, kan het de groei van de hals tegengaan en tegelijkertijd de vorming van SiO2 voorkomen, die anders de elasticiteitsmodulus zou verlagen. Verschillende studies hebben het smeltgedrag onder hoge druk onderzocht met behulp van ab initio moleculaire dynamica simulaties gebaseerd op dichtheidsfunctionaaltheorie simulaties.
Het heeft een positieve drukcoëfficiënt
Siliciumcarbide is een extreem hard en stijf keramisch materiaal dat wordt gekenmerkt door zijn hoge temperatuurbestendigheid, lage thermische uitzettingscoëfficiënt en weerstand tegen chemische reacties. Het komt voor in verschillende maten en vormen, waaronder korrelvorm voor de aankoop en wafers die kunnen worden verwerkt tot spiegels voor grote telescopen. Productiemethoden voor siliciumcarbide variëren van directe koolstofsynthese tot chemische dampdepositie.
Er is onderzoek gedaan naar de drukafhankelijkheid van de Debye temperaturen in ZB en RS SiC van 3100+40 K tot 5-8 GPa met behulp van afschermingsexperimenten en in-situ metingen over temperaturen van 3100+40 K tot 5-8 GPa. De resultaten tonen aan dat bij omgevingsdruk beide Lame-constanten (l, m) positief zijn met een toenemende afwijking van m, wat duidt op een toegenomen sterkte van niet-centrale veel-lichaamskrachten waarbij ladingsoverdrachtsinteracties betrokken zijn bij hogere drukken, wat resulteert in een mechanische verstijving in de samendrukbaarheid van SiC.