Definição de carboneto de silício

O carboneto de silício (SiC) é um composto cristalino insolúvel composto por silício e carbono. Vulgarmente designado pelo seu nome comercial "carborundum", o SiC também ocorre naturalmente como o mineral ultra-raro moissanite.

O PEEK é utilizado em dispositivos electrónicos que funcionam a altas temperaturas e tensões, tais como fontes de alimentação. Além disso, é um material essencial nos veículos eléctricos; a sua promessa é aumentar a autonomia de condução e melhorar a eficiência energética através do aumento da vida útil da bateria e de uma maior eficiência energética.

É um material naturalmente abrasivo

O carboneto de silício, mais vulgarmente designado por SiC, é um material extremamente abrasivo que se encontra habitualmente em meteoritos e no mineral raro moissanite. Composto inteiramente por silício e carbono, o SiC pode ser dopado com azoto ou fósforo para ser utilizado como semicondutor do tipo n ou com alumínio, boro ou gálio para aplicações de semicondutores do tipo p. O papel de lixa industrial tem muitas vezes o SiC como um dos seus ingredientes e os seus grãos afiados podem lixar sem esforço metal, vidro, mármore, cortiça, pedra, painel de fibras de média densidade painel de fibras de média densidade para uma utilização abrasiva rápida - perfeito para utilização como material abrasivo!

O alumínio é uma escolha de material ideal para aplicações de alto desempenho que exigem fortes propriedades químicas, condutividade térmica, baixo coeficiente de expansão e resistência ao desgaste. Este metal versátil pode ser encontrado em aplicações como abrasivos, peças resistentes ao desgaste e refractários devido à sua dureza; eletrónica devido à sua estabilidade e fiabilidade; bem como em aplicações metalúrgicas devido à sua resistência ao calor.

As propriedades mecânicas e químicas únicas do carboneto de silício fazem dele uma excelente escolha de material para aplicações de engenharia de elevado desempenho, tais como rolamentos de bombas, válvulas, injectores de jato de areia, matrizes de extrusão, resistência à corrosão durável e elevado ponto de fusão fazem dele um excelente material a escolher quando aplicado em situações de engenharia extremas. O solo pesado pode produzir menos atrito na sua superfície em comparação com condições de solo leve, enquanto o pó de carboneto de silício pode causar fibrose pulmonar não progressiva nos seres humanos.

É um material cerâmico

O carboneto de silício, mais vulgarmente designado por carborundum, é um composto cristalino extraordinariamente duro de silício e carbono que tem sido utilizado como material abrasivo desde a sua introdução no final do século XIX. Utilizado principalmente em mós e ferramentas de corte desde então, a sua utilização versátil vai desde revestimentos refractários de fornos industriais e peças resistentes ao desgaste em bombas e motores de foguetões a cerâmicas e semicondutores; devido à sua resistência à corrosão e à oxidação, bem como à resistência a altas temperaturas com uma expansão térmica mínima, é um dos materiais cerâmicos mais utilizados atualmente.

O carboneto de silício é uma cerâmica não óxida com um intervalo de banda três vezes superior ao dos semicondutores de silício normais, o que significa que pode suportar tensões mais elevadas. Além disso, o seu processo de sinterização produz partículas muito pequenas que têm menos probabilidades de danificar os circuitos electrónicos. Quando se adicionam dopantes como o boro e o alumínio, o carboneto de silício torna-se um semicondutor do tipo p; quando se introduzem dopantes como o fósforo e o azoto, passa a ser um semicondutor do tipo n.

A sinterização do carboneto de silício é um processo fácil, que produz produtos densos com propriedades mecânicas excepcionais. A sua dureza é fundamental para muitos processos de maquinagem abrasiva, como a retificação, o corte por jato de água e o jato de areia; os lapidários modernos também valorizam a durabilidade do carboneto de silício e a sua elevada estabilidade dimensional; pode mesmo ser utilizado para fabricar discos de travão de alto desempenho para carros desportivos ou outros veículos de alto desempenho.

É um material para a eletrónica de potência

O carboneto de silício, ou SiC, é um material cerâmico não óxido que pode ser utilizado em aplicações que vão desde abrasivos e peças resistentes ao desgaste, devido à sua dureza, até à metalurgia e refractários, devido à sua resistência ao calor e expansão térmica, e aplicações de eletrónica de potência, devido às suas propriedades de resistência à tensão; dopado com azoto ou fósforo para formar semicondutores do tipo n ou dopantes de berílio, boro e alumínio para formar semicondutores do tipo p; a sua estrutura cristalina de empilhamento estreito forma politípicos com diferentes composições químicas, bem como características eléctricas; embora insolúvel em água, dissolve-se em meios alcalinos ou contendo ferro.

O SiC distingue-se do silício por um intervalo de banda muito maior, que lhe permite demonstrar semi-condutividade. Como tal, é uma escolha de material ideal para aplicações de alta tensão, suportando tensões dez vezes superiores às que o silício pode tolerar.

O carboneto de silício possui uma condutividade térmica superior, o que lhe permite suportar temperaturas até 1400 ºC - significativamente mais elevadas do que o limite de 175 ºC do silício normal. Por conseguinte, o carboneto de silício reduz a necessidade de sistemas de arrefecimento ativo em dispositivos electrónicos de potência, tais como conversores DC-to-DC e carregadores de bordo.

O carboneto de silício pode ser fabricado através de vários processos, incluindo os métodos de ligação por reação e CVD. Os métodos ligados por reação envolvem a mistura de SiC em pó com pó de carbono e plastificante antes de o moldar nas formas desejadas e antes de queimar qualquer plastificante presente na mistura. O processo CVD consiste em aquecer areia de sílica pura misturada com coque num forno de resistência eléctrica de tijolo, fazendo passar corrente através do seu condutor; posteriormente, é moída em pó fino para utilização como abrasivo.

É um material para a indústria automóvel

O carboneto de silício, ou SiC, é uma das substâncias mais duras conhecidas. É utilizado principalmente como material automóvel em discos de travão de alto desempenho para carros desportivos e supercarros; no entanto, os semicondutores e os componentes electrónicos de potência também utilizam este material devido às suas excelentes propriedades físicas e eléctricas que o tornam adequado para aplicações de alta tensão.

Os materiais cerâmicos com as desejáveis propriedades cerâmicas não óxidas fazem deles uma excelente escolha para muitas aplicações industriais, desde sensores e dispositivos semicondutores até à tecnologia vestível e implantes médicos. A cerâmica dopada com várias quantidades de alumínio, boro ou carbono pode atingir características de desempenho específicas para várias utilizações industriais e ser produzida em dispositivos de baixa tensão para utilização em alta tensão.

A estrutura atómica do SiC faz dele um excelente condutor, tornando-o ideal para utilização como transístores em veículos eléctricos (VEs). Estes chips reduzem o calor gerado durante o funcionamento para aumentar a eficiência e prolongar a vida útil da bateria, além de serem capazes de suportar temperaturas de funcionamento mais elevadas, eliminando assim sistemas de arrefecimento activos que aumentam o peso e a complexidade do design de um VE.

O fabrico de carboneto de silício tem sofrido alterações ao longo do tempo, mas o seu processo básico continua a ser semelhante ao iniciado por Edward Acheson em 1891. Uma mistura de areia de sílica pura e carvão de coque é aquecida num forno elétrico até ser inflamada por uma vela eléctrica feita de um condutor de carbono, dando origem a cristais verdes brilhantes com uma dureza considerável.