Pentru ce este utilizată carbura de siliciu?

Carbura de siliciu are numeroase aplicații și se prezintă sub formă de abrazivi, pulbere ceramică și armură antiglonț.

Carborundum (SiC), un compus cristalin de siliciu și carbon, este una dintre cele mai dure substanțe cunoscute, cu proprietăți unice care îl fac benefic în diverse industrii.

Abraziv

Carbura de siliciu este dură și fragilă, ceea ce o face un material abraziv eficient. Producătorii îl utilizează la fabricarea unor produse precum șmirghelul; acest material este disponibil în diferite granulații, de la granulații grosiere la granulații foarte fine, pentru operațiile de șlefuire, cele mai grosiere fiind utilizate pentru a îndepărta cantități mari de material în operațiile inițiale de șlefuire, în timp ce cele mai fine șlefuiesc suprafețele pieselor de prelucrat pentru a produce finisaje netede.

Carbura de siliciu abrazivă este utilizată în produse care necesită rezistență ridicată, cum ar fi frânele auto și plăcile ceramice utilizate în vestele antiglonț. În plus, acest material poate fi găsit și în materiale compozite precum carbura de siliciu ranforsată cu fibre de carbon (CFRC).

Refractar

Carbura de siliciu este o materie primă indispensabilă în producția de materiale refractare. Cu proprietăți chimice stabile, conductivitate termică ridicată, coeficient de dilatare termică mic și rezistență excelentă la uzură, acesta este un material ideal pentru crearea de abrazive rezistente la temperaturi ridicate, cum ar fi abrazivele cu bandă, șmirghelul, roțile abrazive și uneltele cu piatră de ulei, precum și mașinile-unelte cu siliciu monocristalin/policristalin.

Metalul este foarte dur și fragil, dar are o stabilitate termică și mecanică ridicată. Compus din atomi de siliciu înconjurați de atomi de carbon și oxigen, compoziția sa îl face rezistent la căldură și stres mecanic, precum și să aibă un punct de topire impresionant.

Carbura de siliciu pură este incoloră; calitățile industriale pot varia în culoare de la maro la negru datorită incluziunilor de fier, aluminiu, azot sau carbon liber. Există metode de dopare care creează semiconductori diferiți: de exemplu, carbura de siliciu de tip n poate fi dopată cu azot sau fosfor, în timp ce versiunile de tip p pot fi dopate cu aluminiu, bor sau galiu.

Armură antiglonț

Carbura de siliciu este unul dintre cele mai dure materiale de pe Pământ. Acest lucru îl face ideal pentru vestele antiglonț purtate de poliție și personal militar, iar proprietățile sale termice îl fac rezistent la căldură.

Materialele ceramice precum acesta sunt cunoscute ca fiind puternice. În plus, ceramica este un excelent conductor de căldură și electricitate - ceea ce o face perfectă pentru aplicații electronice precum tranzistorii de putere. În plus, rezistența la coroziune este un alt beneficiu.

Carbura de siliciu pură are o structură multistratificată și există în mai multe poltipuri sau varietăți, fiecare distingându-se prin secvența de stivuire care conferă fiecărui tip o caracteristică fizică unică - de exemplu, unele forme conțin legături covalente între patru atomi de carbon legați covalent de un atom de siliciu, formând o structură de rețea complexă.

Moissanita este produsă sintetic și se găsește rar în natură, deși pot exista cantități mici sub formă de bijuterii din moissanită. Moissanite joacă un rol esențial în vehiculele electrice, deoarece capacitatea sa de a rezista la temperaturi ridicate permite vehiculelor să devină mai eficiente din punct de vedere energetic, reducând în același timp sistemele active de răcire care adaugă greutate, costuri și complexitate.

Semiconductor

Ceramica din carbură de siliciu este o ceramică nonoxid versatilă utilizată în aplicații care necesită atât rezistență mecanică, cât și termică, cum ar fi piese rezistente la uzură; materiale refractare pentru rezistență la căldură; materiale refractare pentru controlul expansiunii termice; și dispozitive electronice semiconductoare care funcționează la temperaturi sau tensiuni ridicate. Duritatea carburii de siliciu o face potrivită pentru aceste utilizări, în timp ce conductivitatea sa termică o face un material eficient rezistent la căldură. Varietatea largă a utilizărilor sale se extinde dincolo de aplicațiile mecanice; câteva exemple sunt: abrazivi; piese rezistente la uzură; materiale refractare pentru rezistență la căldură; și dispozitive electronice semiconductoare care funcționează la temperaturi sau tensiuni ridicate.

Carbura de siliciu cristalină se formează într-o structură strânsă compusă din atomi legați covalent care formează două tetraedre de coordonare primară formate din patru atomi de siliciu și patru atomi de carbon, ceea ce îi conferă o duritate și o rezistență incredibile. Din păcate, este insolubilă în apă sau alcool, dar rezistentă la majoritatea acizilor/sărurilor organice și anorganice (cu excepția acidului fluorhidric și a fluorurilor acide).

Semiconductorii din carbură de siliciu dispun de un interval de bandă larg care permite realizarea unor dispozitive mult mai mici și mai eficiente decât cele echivalente din siliciu (Si), deschizând posibilitatea utilizării lor pentru electronica de putere în vehiculele electrice, precum și pentru sprijinirea proceselor de digitalizare în procesele industriale.