Využitie karbidu kremíka v elektronike a žiaruvzdorných materiáloch

Karbid kremíka, bežne označovaný ako karbid kremíka, sa v prírode vyskytuje ako drahokam moissanit. Od roku 1893 sa masovo vyrába ako brusivo a vďaka svojim polovodičovým vlastnostiam je cenný v mnohých aplikáciách v elektronike.

Ostré, hranaté častice uhličitanu vápenatého z neho robia vynikajúce brúsivo na opracovanie kameňov a brúsenie drahokamov, navyše je vďaka svojej cenovej dostupnosti ekonomický a opakovane použiteľný.

Abrazívne

SiC sa používa v rôznych brúsnych materiáloch, ako sú brúsne kotúče, brúsne papiere a abrazíva, a vďaka svojej tvrdosti a odolnosti je hlavnou voľbou v modernom lapidáriu. Okrem toho sa SiC môže používať aj na prípravu žiaruvzdorných tehál a výmuroviek pecí na výrobu neželezných kovov; zatiaľ čo jeho odolnosť voči kyselinám a zásadám z neho robí neoceniteľný materiál v chemickom priemysle.

Spekaná keramika vyrobená z tohto materiálu sa môže spekaním vytvoriť tvrdé a pružné materiály, ktoré sa používajú v aplikáciách vyžadujúcich vysokú odolnosť, ako sú brzdy a spojky automobilov, keramické dosky zabudované v nepriestrelných vestách, leštiace činidlo na koncoch optických vlákien pred ich spájaním, leštiace činidlo na koncoch vlákien pred ich spájaním, ako aj komponenty v moderných elektrických vozidlách, ktoré umožňujú rýchle nabíjanie jednosmerným prúdom a zlepšujú tepelnú účinnosť, ako aj výkonové elektronické zariadenia vďaka odolnosti voči korózii a vysokým teplotám.

Ohňovzdorné

Žiaruvzdorné materiály sa používajú v náročných priemyselných aplikáciách, ktoré si vyžadujú robustné ochranné výmurovky, ako sú pece a sušiarne, zariadenia na chemické spracovanie atď. Žiaruvzdorné výrobky poskytujú pevné mechanické štruktúry, ochranu proti korózii, tepelnoizolačné vlastnosti, ako aj pevné mechanické štruktúry na prevenciu korózie.

Karbid kremíka je ideálny na použitie v žiaruvzdorných aplikáciách vďaka svojej odolnosti voči chemikáliám a vysokým teplotám, pričom odoláva teplotám až do 1 800 stupňov Fahrenheita bez toho, aby podliehal chemickému pôsobeniu kyselín alebo zásad, čo z neho robí ideálny materiál.

ATHOR tvorí 15 doktorandov z rôznych oblastí, ktorí sa budú vzdelávať v oblasti špičkových inžinierskych technológií a experimentálnych techník pre vodíkové prostredie. Ich odborné znalosti v oblasti posudzovania životného cyklu, synchrotrónových technológií a digitálnych dvojčiat im umožnia vytvoriť robustnejšie a spoľahlivejšie žiaruvzdorné výrobky pre priemyselných partnerov, čo povedie k výrazným úsporám energie, pomôže splniť ciele uhlíkovej neutrality a zároveň zvýši dostupnosť priemyselných zariadení a zlepší produktivitu.

Elektronika

Polovodiče z karbidu kremíka sa často používajú na zosilňovanie, prepínanie a konverziu elektrických signálov. Ich kryštalická štruktúra umožňuje dopovanie prímesami, ako sú hliník, gálium a dusík, pre polovodičové zariadenia typu P alebo N, ktoré umožňujú pracovať pri oveľa vyšších teplotách, napätiach a frekvenciách ako tradičné kremíkové polovodiče.

Vyššie prierazné napätie polovodičov SiC umožňuje, aby spínače výkonovej elektroniky vyrobené s ich použitím boli menšie, čo ich robí ideálnymi pre aplikácie zahŕňajúce vysokonapäťové prostredia, ako sú nabíjacie systémy elektrických vozidiel alebo vysokonapäťové prostredia, ktoré musia zvládnuť prostredie s vyšším napätím.

Tranzistory SiC zvyčajne odolávajú 10-krát väčším elektrickým poliam ako ich kremíkové polovodičové náprotivky, čo vedie k výrazne nižšiemu riziku nepravidelného vodivého správania a potenciálne katastrofickej poruchy spolu s menšou stratou energie. Vďaka všetkým týmto výhodám sú polovodiče SiC ideálne pre vysokonapäťové aplikácie, ako sú nabíjačky elektrických vozidiel, solárne meniče a senzorové systémy.

Automobilový priemysel

Karbid kremíka (SiC) sa rýchlo stal jedným z hlavných materiálov na použitie v systémoch meničov pre elektrické vozidlá (EV). Vďaka vynikajúcim prevádzkovým teplotám až do 300 stupňov Celzia v porovnaní s kremíkom, ktorý má limit 175 stupňov Celzia, poskytuje SiC vyššiu účinnosť, spoľahlivosť a dosah pri použití v aplikáciách EV.

SiC je neoxidová keramika, ktorá sa vďaka svojej tvrdosti používa v mechanicky a tepelne náročných aplikáciách, v žiaruvzdorných materiáloch pre svoju odolnosť voči vysokým teplotám a nárazom a v elektronike na použitie v zariadeniach pracujúcich pri vysokých teplotách alebo napätiach, prípadne pri oboch. SiC sa radí na druhé miesto po karbide bóru a diamante ako jedna z najtvrdších známych prírodných látok.

Karborundovú drť možno použiť aj v karborundovej grafike - umeleckej forme, pri ktorej atrament zachytený medzi štruktúrovanými hliníkovými platňami vytvára na papieri maľované stopy. Spoločnosť American Elements ponúka v prípade potreby možnosti triedy SiC, ako sú špecifikácie Mil Spec, ACS Reagent Grade a USP EP/BP pre tieto aplikácie.