Carbură de siliciu - material pentru oglinzile telescoapelor astronomice

Carbura de siliciu (denumită și carborundum) este un compus chimic anorganic format din atomi de siliciu și carbon, care se găsește în natură sub formă de moissanite și care este produs în masă din 1893 pentru a fi utilizat ca abraziv.

SiC există în mai mult de 70 de forme cristaline, împărțite în două polimorfe: carbură de siliciu alfa (a-SiC) și carbură de siliciu beta (b-SiC). În limitele erorii experimentale, ambele forme se topesc concomitent la presiuni de până la 10 GPa.

Are o pantă negativă

Carbura de siliciu este un material extrem de dur și dens cu aplicații multiple. Acesta poate fi găsit în produse precum șmirghel, discuri abrazive, unelte de tăiere, componente auto și materiale refractare auto; în plus, servește ca material refractar în cuptoare, cuptoare și căptușeli refractare, precum și ca material pentru oglinzile telescoapelor astronomice datorită durității sale și ratei scăzute de dilatare termică.

Edward Goodrich Acheson a produs primul carbură de siliciu în masă în 1891, când a încălzit un amestec de argilă și praf de cocs (carbon) într-un cuptor electric, producând un material negru-albastru cunoscut sub numele de "carborundum".

Studiile privind topirea carburii de siliciu la presiuni cuprinse între 5-8 GPa au arătat că aceasta se topește congruent la toate presiunile studiate, curba sa de topire având o pantă negativă de -44 + 4 K/GPa, furnizând dovezi că teoria funcțională a densității a prezis cu exactitate.

Are o pantă pozitivă

Carbura de siliciu (SiC) este un material ceramic non-oxid cu proprietăți excepționale care îl fac util în multe aplicații la temperaturi ridicate. SiC este atât dur, cât și extrem de puternic, cu rezistențe ale corpului policristalin de până la 27 GPa; în plus, are proprietăți excelente de rezistență la fluaj, împreună cu rate scăzute de dilatare termică.

Ceramica de dioxid de ceramiu (CeO2) este insolubilă în apă, dar solubilă în soluții alcaline și de fier topite, ceea ce o face cea mai dură dintre toate ceramicile structurale avansate, cu rezistență la abraziune, coroziune, impact și dilatare termică la presiuni ridicate; ceea ce o face perfectă pentru utilizarea în aplicații la temperaturi ridicate, cum ar fi componentele reactoarelor nucleare.

Carbura de siliciu, denumită mai frecvent a-SiC, se găsește în mod obișnuit în frânele și ambreiajele vehiculelor electrice, precum și în vestele antiglonț și este utilizată ca substrat pentru catalizatori eterogeni. Producția de cantități industriale din acest material implică încă utilizarea cuptoarelor electrice cu nisip de siliciu pur redus cu cocs fin măcinat într-un cuptor electric; producția la scară industrială de carbură de siliciu rămâne o alegere populară pentru aplicații de înaltă tensiune în electronica de putere.

Are un coeficient de temperatură negativ

Carbura de siliciu, cunoscută și sub denumirea de dioxid de siliciu, este un compus chimic dur format din siliciu și carbon care se găsește în stare naturală sub forma mineralului moissanite, dar care a fost produs în masă începând cu 1893 sub formă de pulbere și cristal pentru a fi utilizat ca material abraziv și ca material pentru plăci ceramice de vestă antiglonț. Granulele mari, monocristaline, pot fi unite prin sinterizare pentru a produce ceramică structurală extrem de dură; în plus, este adesea utilizat pentru fabricarea pietrelor prețioase sintetice din moissanită, cunoscute sub denumirea de pietre prețioase sintetice din moissanită. Carbura de siliciu acționează, de asemenea, ca un semiconductor; doparea sa cu azot sau fosfor îl poate transforma într-un material de tip n; în mod similar, beriliul, borul sau aluminiul îl pot modifica în material de tip p, în funcție de caracteristicile sale, dopajul îl va transforma într-un material semiconductor de tip n.

Carbura de siliciu are un interval de bandă expansiv și o rezistență ridicată la ruperea câmpului electric, ceea ce o face potrivită pentru dispozitivele electronice care funcționează la temperaturi sau tensiuni extrem de ridicate. În plus, datorită caracterului său rezistent la șocuri termice, acesta este utilizat pe scară largă. Carbura de siliciu există sub formă de diferite celule unitare (cubică, romboedrică sau hexagonală). Dacă este densificat cu ajutorul argilei, acesta poate inhiba creșterea gâtului, împiedicând în același timp formarea SiO2, care altfel ar reduce modulul elastic. Diferite studii au examinat comportamentul de topire al carbidului de siliciu sub presiune ridicată utilizând simulări de dinamică moleculară ab initio bazate pe simulări ale teoriei funcționale a densității.

Are un coeficient de presiune pozitiv

Carbura de siliciu este un material ceramic extrem de dur și rigid, caracterizat prin capacitatea sa de a rezista la temperaturi ridicate, coeficient scăzut de dilatare termică și rezistență la reacții chimice. Acesta este disponibil în diferite dimensiuni și forme, inclusiv sub formă granulară pentru cumpărare, precum și sub formă de plachete care pot fi transformate în oglinzi pentru telescoape mari. Metodele de producție pentru carbura de siliciu variază de la sinteza directă a carbonului la depunerea chimică în stare de vapori.

S-au efectuat studii privind dependența de presiune a temperaturilor Debye în ZB și RS SiC de la 3100+40 K la 5-8 GPa utilizând experimente de stingere și măsurători in situ la temperaturi cuprinse între 3100+40 K și 5-8 GPa utilizând experimente de stingere și măsurători in situ. Rezultatele demonstrează că, la presiunea ambiantă, ambele constante ale lui Lame (l, m) sunt pozitive cu o abatere crescândă a lui m, ceea ce sugerează o rezistență sporită a forțelor noncentrale ale multor corpuri care implică interacțiuni de transfer de sarcină la presiuni mai mari, ceea ce duce la rigidizarea mecanică a compresibilității SiC.