{"id":42,"date":"2024-03-26T16:24:26","date_gmt":"2024-03-26T08:24:26","guid":{"rendered":"http:\/\/siliconcarbideceramic.net\/?p=42"},"modified":"2024-03-26T16:24:27","modified_gmt":"2024-03-26T08:24:27","slug":"estrutura-e-aplicacoes-do-carboneto-de-silicio","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/siliconcarbideceramic.net\/pt\/silicon-carbide-structure-and-applications\/","title":{"rendered":"Estrutura e aplica\u00e7\u00f5es do carboneto de sil\u00edcio"},"content":{"rendered":"<p>O carboneto de sil\u00edcio, ou SiC, \u00e9 um material extremamente forte e dur\u00e1vel com algumas propriedades el\u00e9ctricas \u00fanicas.<\/p>\n<p>O carbono cristalino pode ser encontrado cristalizando em estruturas densamente compactadas que s\u00e3o ligadas covalentemente entre si. Os seus \u00e1tomos formam dois tetraedros de coordena\u00e7\u00e3o prim\u00e1ria com quatro \u00e1tomos de carbono e quatro \u00e1tomos de sil\u00edcio em cada canto, que se ligam atrav\u00e9s dos seus cantos para formar estruturas polit\u00edpicas denominadas polit\u00edpicas.<\/p>\n<h2>Propriedades f\u00edsicas<\/h2>\n<p>O carboneto de sil\u00edcio \u00e9 um material extremamente duro com uma classifica\u00e7\u00e3o de dureza Mohs entre 9 e 10, situando-se algures entre a alumina e o diamante. O carboneto de sil\u00edcio \u00e9 amplamente utilizado como material abrasivo na lapida\u00e7\u00e3o moderna, em opera\u00e7\u00f5es de tritura\u00e7\u00e3o e maquinagem, como revestimento refrat\u00e1rio de fornos industriais, ferramentas de corte, pe\u00e7as resistentes ao desgaste de bombas e motores de foguet\u00f5es, bem como fita adesiva resistente ao desgaste em skates e na impress\u00e3o com carborundum - o processo de aplica\u00e7\u00e3o de gr\u00e3o de carborundum numa placa de alum\u00ednio e posterior impress\u00e3o em papel utilizando prensas de leito rolante (Mountain).<\/p>\n<p>Os policarbonatos sint\u00e9ticos podem ser produzidos sinteticamente utilizando processos de liga\u00e7\u00e3o por rea\u00e7\u00e3o ou de sinteriza\u00e7\u00e3o, sendo estes \u00faltimos melhorados atrav\u00e9s da adi\u00e7\u00e3o de carbono 0,5% ou de boro 0,5% como auxiliar de sinteriza\u00e7\u00e3o, para evitar a difus\u00e3o superficial e modificar a energia dos limites dos gr\u00e3os (Mountain).<\/p>\n<p>O SiC \u00e9 uma cer\u00e2mica industrial impressionante com diversas propriedades mec\u00e2nicas que o tornam inestim\u00e1vel em v\u00e1rios contextos industriais. Com elevada condutividade t\u00e9rmica e baixas taxas de expans\u00e3o t\u00e9rmica, a sua utiliza\u00e7\u00e3o em eletr\u00f3nica de pot\u00eancia para sistemas de acionamento de ve\u00edculos el\u00e9ctricos terrestres tornou-se mais prevalecente do que nunca. Al\u00e9m disso, as caracter\u00edsticas el\u00e9ctricas do SiC podem tamb\u00e9m substituir os tradicionais semicondutores de sil\u00edcio em aplica\u00e7\u00f5es de alta tens\u00e3o, como inversores de tra\u00e7\u00e3o para ve\u00edculos el\u00e9ctricos e conversores DC\/DC para esta\u00e7\u00f5es de carregamento.<\/p>\n<h2>Propriedades qu\u00edmicas<\/h2>\n<p>O carboneto de sil\u00edcio pode ser dopado com azoto e f\u00f3sforo para formar semicondutores do tipo n, enquanto o ber\u00edlio, o boro, o alum\u00ednio e o g\u00e1lio podem ser dopados para formar semicondutores do tipo p. Devido \u00e0 sua estrutura sim\u00e9trica e de empilhamento fechado, o carboneto de sil\u00edcio constitui uma plataforma ideal para a dopagem.<\/p>\n<p>O material refrat\u00e1rio \u00e9 duro, fr\u00e1gil e termicamente condutor. Pode suportar temperaturas e tens\u00f5es elevadas, enquanto o seu baixo coeficiente de expans\u00e3o t\u00e9rmica oferece vantagens quando utilizado em aplica\u00e7\u00f5es sujeitas a varia\u00e7\u00f5es de temperatura.<\/p>\n<p>Embora a moissanite natural (Csi3SiO6) possa ser encontrada em meteoritos e kimberlitos, a maior parte do carboneto de sil\u00edcio vendido atualmente \u00e9 sint\u00e9tico. Apresenta-se sob diversas formas, desde gr\u00e3os cristalinos verdes a pretos, a pastilhas de SiC de seis polegadas utilizadas em aplica\u00e7\u00f5es de eletr\u00f3nica de pot\u00eancia, e \u00e9 quimicamente inerte, uma vez que resiste \u00e0 corros\u00e3o por \u00e1cidos org\u00e2nicos e \u00e1lcalis, com exce\u00e7\u00e3o dos \u00e1cidos fluor\u00eddrico e sulf\u00farico; insol\u00favel em \u00e1gua ou outros solventes, mas sol\u00favel em \u00e1lcalis fundidos, como NaOH ou KOH.<\/p>\n<h2>Propriedades el\u00e9ctricas<\/h2>\n<p>O carboneto de sil\u00edcio (SiC) \u00e9 um material semicondutor, situado entre os metais (que conduzem eletricidade) e os isolantes (que n\u00e3o conduzem). As propriedades el\u00e9ctricas do SiC dependem da temperatura e das impurezas na sua composi\u00e7\u00e3o: a baixas temperaturas, actua como um isolante, enquanto a temperaturas mais elevadas a sua condutividade se torna not\u00f3ria. A condutividade do SiC pode ainda ser melhorada atrav\u00e9s da adi\u00e7\u00e3o de impurezas de alum\u00ednio, boro ou g\u00e1lio, que aumentam os portadores de carga livres e convertem o SiC num semicondutor do tipo P.<\/p>\n<p>A combina\u00e7\u00e3o de propriedades f\u00edsicas e qu\u00edmicas da argila torna-a um material atrativo em v\u00e1rias ind\u00fastrias, desde as placas cer\u00e2micas que aumentam a resist\u00eancia \u00e0 abras\u00e3o e a for\u00e7a de travagem, at\u00e9 \u00e0 sua elevada condutividade t\u00e9rmica e baixo coeficiente de expans\u00e3o que permitem a sua utiliza\u00e7\u00e3o em aplica\u00e7\u00f5es de alta temperatura.<\/p>\n<p>Al\u00e9m disso, o seu intervalo de banda \u00fanico permite-lhe funcionar a tens\u00f5es e frequ\u00eancias mais elevadas do que a eletr\u00f3nica tradicional baseada em sil\u00edcio, tornando-o o material perfeito para dispositivos de pot\u00eancia como d\u00edodos, trans\u00edstores e tir\u00edstores.<\/p>\n<h2>Propriedades t\u00e9rmicas<\/h2>\n<p>O carboneto de sil\u00edcio (SiC) \u00e9 uma cer\u00e2mica inorg\u00e2nica com propriedades t\u00e9rmicas superiores, o que o torna adequado para muitas aplica\u00e7\u00f5es diferentes. O carboneto de sil\u00edcio \u00e9 utilizado em aplica\u00e7\u00f5es que v\u00e3o desde pe\u00e7as resistentes ao desgaste e abrasivos, devido \u00e0 sua dureza; em refract\u00e1rios e cer\u00e2micas, devido \u00e0 sua resist\u00eancia ao calor e baixa expans\u00e3o t\u00e9rmica; bem como em eletr\u00f3nica, devido \u00e0 sua capacidade de conduzir eletricidade a temperaturas extremas.<\/p>\n<p>O SiC \u00e9 um condutor t\u00e9rmico eficaz devido \u00e0 sua estrutura cristalina c\u00fabica de diamante com metade dos \u00e1tomos substitu\u00eddos por sil\u00edcio, proporcionando uma condutividade t\u00e9rmica superior. O SiC apresenta um intervalo de banda eficiente que permite que os electr\u00f5es se movam facilmente entre as suas bandas de val\u00eancia e de condu\u00e7\u00e3o, em compara\u00e7\u00e3o com os isoladores que requerem quantidades excessivas de energia para que os electr\u00f5es atravessem este intervalo entre as suas bandas.<\/p>\n<p>A estrutura cristalina do SiC pode assumir v\u00e1rias formas, conhecidas como politopos. Cada politopo consiste em camadas empilhadas em sequ\u00eancias de empilhamento espec\u00edficas que resultam em arranjos at\u00f3micos \u00fanicos - o que confere ao SiC um calor espec\u00edfico extremamente elevado e um baixo coeficiente de expans\u00e3o t\u00e9rmica.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Silicon carbide, or SiC, is an extremely strong and durable material with some unique electrical properties. 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