{"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-carbeto-de-silicio","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/siliconcarbideceramic.net\/pt_br\/silicon-carbide-structure-and-applications\/","title":{"rendered":"Estrutura e aplica\u00e7\u00f5es do carbeto de sil\u00edcio"},"content":{"rendered":"<p>O carbeto de sil\u00edcio, ou SiC, \u00e9 um material extremamente forte e dur\u00e1vel com algumas propriedades el\u00e9tricas exclusivas.<\/p>\n<p>O carbono cristalino pode ser encontrado cristalizado em estruturas densamente compactadas que s\u00e3o ligadas covalentemente entre si. 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 por meio de seus cantos para formar estruturas polit\u00edpicas chamadas de polit\u00edpicos.<\/p>\n<h2>Propriedades f\u00edsicas<\/h2>\n<p>O carbeto de sil\u00edcio \u00e9 um material extremamente duro com uma classifica\u00e7\u00e3o de dureza Mohs entre 9 e 10, situando-se entre a alumina e o diamante. O carbeto de sil\u00edcio \u00e9 amplamente utilizado como material abrasivo na lapida\u00e7\u00e3o moderna, em opera\u00e7\u00f5es de esmerilhamento e usinagem, como revestimento refrat\u00e1rio para fornos industriais, ferramentas de corte, pe\u00e7as resistentes ao desgaste de bombas e motores de foguetes, bem como fita adesiva resistente ao desgaste em skates e na impress\u00e3o com carborundum - o processo de aplica\u00e7\u00e3o de gr\u00e3os de carborundum em uma placa de alum\u00ednio e, em seguida, a impress\u00e3o em papel usando prensas de leito rolante (Mountain).<\/p>\n<p>Os policarbonatos sint\u00e9ticos podem ser produzidos sinteticamente usando processos de liga\u00e7\u00e3o por rea\u00e7\u00e3o ou de sinteriza\u00e7\u00e3o, com o \u00faltimo aprimorado por meio da adi\u00e7\u00e3o de carbono 0,5% ou boro 0,5% como um auxiliar de sinteriza\u00e7\u00e3o, para evitar a difus\u00e3o da superf\u00edcie e modificar a energia de contorno de gr\u00e3o (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 ambientes industriais. Com alta condutividade t\u00e9rmica e baixas taxas de expans\u00e3o t\u00e9rmica, seu uso em eletr\u00f4nica de pot\u00eancia para sistemas de acionamento de ve\u00edculos el\u00e9tricos terrestres tornou-se mais predominante do que nunca. Al\u00e9m disso, as caracter\u00edsticas el\u00e9tricas do SiC tamb\u00e9m poderiam substituir os semicondutores de sil\u00edcio tradicionais em aplica\u00e7\u00f5es de alta tens\u00e3o, como inversores de tra\u00e7\u00e3o para ve\u00edculos el\u00e9tricos e conversores CC\/CC para esta\u00e7\u00f5es de carregamento.<\/p>\n<h2>Propriedades qu\u00edmicas<\/h2>\n<p>O carbeto de sil\u00edcio pode ser dopado com nitrog\u00eanio 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 compactada, o carbeto de sil\u00edcio oferece uma plataforma ideal para dopagem.<\/p>\n<p>O material refrat\u00e1rio \u00e9 duro, quebradi\u00e7o e termicamente condutor. Ele pode suportar altas temperaturas e tens\u00f5es, enquanto seu baixo coeficiente de expans\u00e3o t\u00e9rmica oferece vantagens quando usado em aplica\u00e7\u00f5es sujeitas a varia\u00e7\u00f5es de temperatura.<\/p>\n<p>Embora a moissanita natural (Csi3SiO6) possa ser encontrada em meteoritos e kimberlitos, a maior parte do carbeto de sil\u00edcio vendido atualmente \u00e9 sint\u00e9tica. Ele se apresenta em diversas formas, desde gr\u00e3os cristalinos verdes a pretos at\u00e9 wafers de SiC de seis polegadas usados em aplica\u00e7\u00f5es de eletr\u00f4nica de pot\u00eancia, e \u00e9 quimicamente inerte, pois 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\u00e9tricas<\/h2>\n<p>O carbeto 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\u00e9tricas do SiC dependem da temperatura e das impurezas em sua composi\u00e7\u00e3o: em baixas temperaturas, ele age como um isolante, enquanto em temperaturas mais altas sua condutividade se torna percept\u00edvel. A condutividade do SiC pode ser melhorada com a adi\u00e7\u00e3o de impurezas de alum\u00ednio, boro ou g\u00e1lio, que aumentam os portadores de carga livre e convertem o SiC em um semicondutor do tipo P.<\/p>\n<p>A combina\u00e7\u00e3o de propriedades f\u00edsicas e qu\u00edmicas da argila faz dela um material atraente em v\u00e1rios setores, desde placas de cer\u00e2mica que aumentam a resist\u00eancia \u00e0 abras\u00e3o e a for\u00e7a de frenagem at\u00e9 sua alta condutividade t\u00e9rmica e baixo coeficiente de expans\u00e3o, que permitem que ela seja usada em aplica\u00e7\u00f5es de alta temperatura.<\/p>\n<p>Al\u00e9m disso, seu bandgap exclusivo permite que ele opere em tens\u00f5es e frequ\u00eancias mais altas do que os eletr\u00f4nicos tradicionais baseados em sil\u00edcio, tornando-o o material perfeito para dispositivos de energia, como diodos, transistores e tiristores.<\/p>\n<h2>Propriedades t\u00e9rmicas<\/h2>\n<p>O carbeto 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 carbeto 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 refrat\u00e1rios e cer\u00e2micas, devido \u00e0 sua resist\u00eancia ao calor e \u00e0 baixa expans\u00e3o t\u00e9rmica; bem como em produtos eletr\u00f4nicos, devido \u00e0 sua capacidade de conduzir eletricidade sob temperaturas extremas.<\/p>\n<p>O SiC \u00e9 um condutor t\u00e9rmico eficaz devido \u00e0 sua estrutura de cristal c\u00fabico de diamante com metade dos \u00e1tomos substitu\u00eddos por sil\u00edcio, o que proporciona uma condutividade t\u00e9rmica superior. O SiC apresenta um bandgap eficiente que permite que os el\u00e9trons se movam facilmente entre suas bandas de val\u00eancia e de condu\u00e7\u00e3o, em compara\u00e7\u00e3o com os isolantes que exigem quantidades excessivas de energia para que os el\u00e9trons cruzem essa lacuna entre suas bandas.<\/p>\n<p>A estrutura cristalina do SiC pode assumir v\u00e1rias formas, conhecidas como polit\u00f3tipos. Cada politopo consiste em camadas empilhadas em sequ\u00eancias de empilhamento espec\u00edficas que resultam em arranjos at\u00f4micos exclusivos, o que confere ao SiC um calor espec\u00edfico extremamente alto 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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