Carbura de siliciu (SiC) este un material extrem de durabil, cu o duritate pe scara Mohs de 9 și un aspect estetic care rivalizează cu cel al diamantului.
Laboratoarele EAG au o vastă experiență în analizarea SiC pentru aceste proprietăți, utilizând tehnici analitice în masă și rezolvate spațial. Acesta poate servi atât ca izolator electric, cât și ca semiconductor.
Duritate
Carbura de siliciu este una dintre cele mai dure substanțe din lume, ocupând locul nouă pe scara Mohs și fiind a doua după diamant în ceea ce privește duritatea. Carbura de bor și diamantul sunt chiar mai dure decât carbura de siliciu - alte utilizări ale acesteia includ unelte de tăiere, veste antiglonț, piese auto și oglinzi pentru telescoape astronomice. Suprafața dură și rezistentă a carburii de siliciu este ideală pentru utilizarea ca abraziv de tăiere și unelte de tăiere, materiale structurale (veste antiglonț), piese auto și oglinzi utilizate de telescoape!
Ceramica rezistentă la șocuri termice este o ceramică extrem de dură, neoxidabilă. Datorită rezistenței sale, a conductivității termice ridicate, a ratei scăzute de dilatare termică și a rezistenței excelente la oxidare, aceasta devine un material refractar indispensabil.
Carbura de siliciu (numărul atomic 14) și carbonul (numărul atomic 6) formează un compus anorganic cunoscut sub numele de carbură de siliciu, cu două tetraedre de coordonare primară formate din patru atomi de carbon și patru atomi de siliciu legați covalent, creând o structură compactă extrem de puternică și rigidă, cu rezistență și rigiditate superioare; polipii săi se pot chiar stivui pentru a forma polipii. Carbura de siliciu oferă proprietăți de semiconductor cu bandă largă care necesită de trei ori mai puțină energie pentru a elibera electronii din stările orbitale în comparație cu siliciul.
Rezistența la coroziune
Cea mai importantă proprietate a carburii de siliciu este rezistența sa la coroziune. Nu numai că este rezistent la cei mai agresivi acizi (clorhidric, sulfuric și fluorhidric), baze și solvenți imaginabili - precum și la medii oxidante cum ar fi acidul azotic sau aburul - dar se mândrește și cu proprietăți excelente de izolare împotriva deteriorării cauzate de temperaturi extreme sau câmpuri electrice.
Carbura de siliciu sinterizată oferă o rezistență termică excelentă datorită naturii sale dense, durității, caracteristicilor semiconductoare de bandă largă care permit un consum redus de energie electronică pentru deplasarea benzii de conducție și coeficientului său scăzut de dilatare termică.
Rezistența la coroziune poate fi, de asemenea, îmbunătățită prin prezența aditivilor de sinterizare, a fazelor de delimitare a granulelor și a porozității; tipul și cantitatea acestora depinde de rapiditatea cu care coroziunea reacționează cu alte medii.
Stările de oxidare ale carburii de siliciu pot fi controlate prin acțiunea carbonului ca agent pasivant, contribuind la reducerea ratelor de coroziune și la prelungirea duratei de viață a produsului atunci când este expus la medii oxidante în exploatare.
Conductivitate termică
Carbura de siliciu este un material extrem de dur, situându-se undeva între alumină (9 pe scara Mohs) și diamant (10). Datorită combinației sale de duritate și stabilitate termică, carbura de siliciu reprezintă o alegere excelentă de material pentru aplicații mecanice exigente în piese concepute pentru a rezista la materiale rezistente la uzură, precum și la materiale refractare.
De asemenea, datorită rezistenței sale excelente la șocurile termice și a ratei scăzute de dilatare termică, cauciucul siliconic este potrivit pentru utilizarea în medii cu temperaturi ridicate și componente utilizate în sistemele de conducte.
Carbura de siliciu poate fi dopată cu diferite elemente pentru a-i modifica proprietățile electronice. Doparea cu azot sau fosfor îl va transforma într-un semiconductor de tip n, în timp ce dopajul cu beriliu, bor sau aluminiu îl va transforma într-un semiconductor de tip p.
Diferența de bandgap dintre benzile de valență și de conducție ale carburii de siliciu îngreunează comutarea electronilor între cele două benzi, permițându-i să suporte până la de 10 ori mai multe câmpuri electrice decât siliconul înainte de a deveni fragil și de a se rupe.
Conductivitate electrică
Carbura de siliciu oferă o gamă de proprietăți electrice care pot fi adaptate prin dopare. Doparea presupune adăugarea de impurități în structura cristalină pentru a forma electroni și găuri libere care conduc electricitatea, oferind SiC valori de conductivitate de zece ori mai mari decât cele ale siliciului.
Proprietățile electrice ale carburii de siliciu sunt determinate în mare măsură de intervalul său de bandă. Această diferență dintre nivelurile energetice ale benzii de valență și ale benzii de conducție a unui atom determină câmpul electric pe care îl poate suporta; carbura de siliciu se mândrește cu un band-gap mai larg decât omologul său din siliciu, ceea ce îi permite să tolereze o tensiune de aproape două ori mai mare.
Rezistența ridicată la tensiune face ca neodimul să fie ideal pentru utilizarea în dispozitivele de alimentare a vehiculelor electrice, oferind distanțe mai lungi de conducere și o eficiență sporită a gestionării bateriei. În plus, greutatea sa mai redusă comparativ cu alternative precum nitrurile de galiu permite producătorilor de electronice de putere să reducă semnificativ dimensiunile și greutatea, rezistând în același timp la temperaturi ridicate cu un coeficient minim de dilatare termică.