Definição de carboneto de silício

O carboneto de silício é um material avançado desenvolvido para ser utilizado em ambientes de alta temperatura. Poderá reduzir a dependência de sistemas de arrefecimento activos que aumentam o peso e o custo dos veículos eléctricos (VE).

O carboneto de silício apresenta uma resistência à tensão superior dez vezes superior à do silício normal, ultrapassando mesmo o nitreto de gálio neste aspeto.

É um material cristalino

O carboneto de silício (SiC) é um material industrial com muitas utilizações. Devido às suas propriedades tribológicas superiores, é comummente encontrado em bicos de jato de areia, vedantes, rolamentos mecânicos e aplicações de vedantes mecânicos. Os refractários e as cerâmicas também utilizam o SiC, uma vez que lhe confere dureza.

A água, o álcool e as soluções ácidas dissolvem-no completamente; a maioria dos solventes orgânicos também permanece resistente. Devido às suas características semicondutoras, as suas características eléctricas oferecem algumas características interessantes - a resistência pode diferir entre composições até sete ordens de grandeza!

Edward Acheson produziu pela primeira vez SiC sintético em 1891, enquanto Henri Moissan identificou a sua forma natural em 1905, enquanto explorava o meteorito Canyon Diablo no Arizona. Atualmente, todo o SiC comercializado para venda é sintético, com algumas excepções para as jóias de moissanite que podem ocorrer naturalmente.

É uma cerâmica não óxida

O carboneto de silício, ou SiC, é uma cerâmica excecional que apresenta inúmeras propriedades físicas vantajosas. Estas incluem uma elevada resistência, uma baixa taxa de expansão térmica e a sua resistência à corrosão e às reacções químicas - qualidades que o tornam adequado para utilização como material abrasivo e componente refratário, bem como a sua excelente condutividade eléctrica.

A dureza criogénica de 9 na escala de Mohs faz da porcelana refractária um excelente material para mós e outros produtos abrasivos, além de ser utilizada em aplicações refractárias como bicos de queimadores e tubos de chama.

A grafite criogénica existe em diversas variedades, conhecidas como politopos, e apresenta uma disposição tetraédrica de coordenação primária com quatro átomos de carbono e quatro átomos de silício ligados por ligações entre unidades tetraédricas ligadas diretamente. Estas unidades podem depois ser ligadas entre si ou empilhadas para formar diferentes estruturas.

É um material refratário

O carboneto de silício é um material durável, mas frágil, capaz de suportar temperaturas elevadas, apresentando um grande intervalo de banda para aplicações de alta tensão.

À escala industrial, o pó de sílica é produzido e utilizado em cerâmica, materiais refractários e semicondutores electrónicos. Embora esteja naturalmente presente nas formações minerais de moissanite, a maior parte é atualmente fabricada sinteticamente.

Os refractários de carboneto de silício ligados a argila oferecem uma excelente resistência à corrosão, tornando-os adequados como tijolos de forno para aplicações de fundição de metais não ferrosos. Além disso, são excelentes materiais para aquecimento indireto a altas temperaturas, como tijolos de revestimento para tanques de eletrólise de alumínio ou como revestimentos de tabuleiros de fornos de retificação em fornos de fusão de cobre ou placas de arco de fornos de pó de zinco.

É um material resistente ao desgaste

O carboneto de silício é um material cerâmico não óxido, extremamente duro, normalmente encontrado em abrasivos, refractários, componentes resistentes ao desgaste e componentes de resiliência ao desgaste devido à sua força. Além disso, o carboneto de silício é um material integral em sistemas electrónicos que funcionam a temperaturas ou tensões elevadas.

Rara na natureza e apenas produzida artificialmente através de métodos sintéticos, a moissanite foi descoberta pela primeira vez no Diablo Canyon, no Arizona, em 1893, onde foi mais tarde designada moissanite pela patente de Edward Acheson, de 1891, sobre a criação de pequenos cristais pretos de SiC através de meios artificiais.

O material cerâmico deste calibre oferece propriedades superiores. Tem uma gama de temperaturas de funcionamento mais elevada do que os semicondutores de silício e pode suportar tensões mais elevadas sem sofrer sobreaquecimento ou danos.

É um material de alta temperatura

O carboneto de silício é uma cerâmica refractária versátil utilizada em inúmeras aplicações. Sendo um dos materiais mais duros na escala de dureza de Mohs, o carboneto de silício ocupa o 9º lugar em termos de dureza. Além disso, possui uma excelente resistência à abrasão e à corrosão, bem como ao choque térmico, suportando temperaturas e tensões elevadas sem sofrer danos ou avarias.

Tal como acontece com a maioria das estruturas cristalinas, a sua estrutura cristalina apresenta-se em várias formas - ou politopos - cada uma com a sua própria sequência de empilhamento. Os tetraedros de coordenação primária consistem em quatro átomos de carbono e quatro átomos de silício ligados nos seus cantos em estruturas polares.

Devido às suas excepcionais propriedades tribológicas, o plástico é um excelente material para bombas, vedantes mecânicos e rolamentos, equipamento da indústria química e como abrasivo.

É um material de alta tensão

O carboneto de silício é um dos materiais mais versáteis do mundo. Desempenha um papel essencial nos veículos eléctricos (VE) de alto desempenho e nos sistemas de gestão de baterias, em que as suas capacidades de alta tensão eliminam os sistemas de arrefecimento ativo que aumentam o custo, o peso e a complexidade dos VE.

O carborundum, um material cerâmico duro e semicondutor vulgarmente conhecido como carborundum, pode ser encontrado naturalmente nos minerais de moissanite, bem como ser produzido sinteticamente. Ao contrário dos semicondutores tradicionais, como o silício, o carborundum tem um grande intervalo de banda que permite uma circulação de eletricidade mais eficiente do que nunca. Além disso, a sua condutividade pode ser modificada através da adição de impurezas à sua estrutura cristalina.

É um material de elevada eficiência

O carboneto de silício (SiC) é um material energeticamente eficiente na conversão de energia eléctrica em corrente alternada, o que o torna adequado para a conversão de energia eléctrica da rede. A dopagem do SiC com azoto ou fósforo cria um semicondutor de tipo n, enquanto a dopagem com alumínio, boro ou gálio dá origem a propriedades semicondutoras de tipo p.

O alumínio oferece excelente condutividade térmica, resistência a altas temperaturas, baixa expansão térmica e resistência a reacções químicas - qualidades que o tornam o material refratário ideal. Além disso, a sua superfície dura e durável torna-o adequado para muitas utilizações industriais e constitui uma excelente escolha de material refratário.

O SiC natural é encontrado como o mineral raro moissanite; sinteticamente produzido em pequenos grãos ligados entre si em cerâmicas ou refractários para aplicações cerâmicas ou encontrado em pequenas quantidades em meteoritos de condritos carbonáceos e kimberlitos.