Definícia karbidu kremíka

Karbid kremíka (SiC) je nerozpustná kryštalická zlúčenina zložená z kremíka a uhlíka. SiC sa bežne označuje obchodným názvom "karborundum" a v prírode sa vyskytuje aj ako veľmi vzácny minerál moissanit.

PEEK sa používa v elektronických zariadeniach, ktoré pracujú pri vysokých teplotách a napätiach, ako sú napríklad napájacie zdroje. Okrem toho je základným materiálom v elektrických vozidlách; jeho prísľubom je zvýšenie dojazdu a zlepšenie energetickej účinnosti prostredníctvom predĺženia životnosti batérií a vyššej energetickej účinnosti.

Je to prirodzene abrazívny materiál

Karbid kremíka, častejšie označovaný ako SiC, je extrémne abrazívny materiál, ktorý sa bežne nachádza v meteoritoch a vzácnom mineráli moissanite. SiC sa skladá výlučne z kremíka a uhlíka a môže byť dopovaný dusíkom alebo fosforom na použitie ako polovodič typu n alebo hliníkom, bórom alebo gáliom na použitie ako polovodič typu p. Priemyselný brúsny papier často obsahuje SiC ako jednu zo svojich zložiek, pričom jeho zrná ostré ako britva dokážu bez námahy brúsiť kov, sklo, mramor korkový kameň drevovláknité dosky strednej hustoty drevovláknité dosky strednej hustoty na rýchle brúsenie - ideálne na použitie ako brúsny materiál!

Hliník je ideálnou voľbou materiálu pre vysoko výkonné aplikácie, ktoré vyžadujú silné chemické vlastnosti, tepelnú vodivosť, nízky koeficient rozťažnosti a odolnosť proti opotrebovaniu. Tento všestranný kov možno nájsť v aplikáciách, ako sú abrazívne materiály, diely odolné voči opotrebovaniu a žiaruvzdorné materiály vďaka jeho tvrdosti; elektronika vďaka jeho stabilite a spoľahlivosti; ako aj metalurgické aplikácie vďaka jeho tepelnej odolnosti.

Jedinečné mechanické a chemické vlastnosti karbidu kremíka z neho robia vynikajúcu voľbu materiálu pre vysoko výkonné strojárske aplikácie, ako sú ložiská čerpadiel, ventily, pieskovacie vstrekovače, lisovacie formy, odolnosť voči korózii a vysoký bod topenia z neho robia vynikajúci materiál, ktorý sa dá použiť v extrémnych strojárskych situáciách. Ťažká pôda môže na svojom povrchu vytvárať menšie trenie v porovnaní s ľahkými pôdnymi podmienkami, zatiaľ čo prach karbidu kremíka môže u ľudí spôsobiť neprogresívnu pľúcnu fibrózu.

Je to keramický materiál

Karbid kremíka, častejšie označovaný ako karborundum, je mimoriadne tvrdá kryštalická zlúčenina kremíka a uhlíka, ktorá sa od svojho zavedenia koncom 19. storočia dlho používala ako brúsny materiál. Odvtedy sa používa najmä v brúsnych kotúčoch a rezných nástrojoch, jeho všestranné využitie siaha od žiaruvzdorných výmuroviek priemyselných pecí a súčiastok odolných proti opotrebovaniu v čerpadlách a raketových motoroch až po keramiku a polovodiče; vďaka svojej odolnosti proti korózii a oxidácii, ako aj pevnosti pri vysokých teplotách s minimálnou tepelnou rozťažnosťou je jedným z najrozšírenejších keramických materiálov, ktoré sa dnes vôbec používajú.

Karbid kremíka je neoxidová keramika s pásmovou medzerou, ktorá je trikrát väčšia ako u štandardných polovodičov kremíka, čo znamená, že vydrží vyššie napätie. Okrem toho sa pri jeho spekaní vytvárajú veľmi malé častice, ktoré s menšou pravdepodobnosťou poškodia elektronické obvody. Po pridaní dopujúcich látok, ako sú bór a hliník, sa karbid kremíka stáva polovodičom typu p; keď sa namiesto toho pridá dopovanie fosforom a dusíkom, zmení sa na polovodič typu n.

Spekanie karbidu kremíka je jednoduchý proces, pri ktorom vznikajú husté výrobky s vynikajúcimi mechanickými vlastnosťami. Jeho tvrdosť je rozhodujúca pri mnohých abrazívnych procesoch obrábania, ako je brúsenie, rezanie vodným lúčom a pieskovanie; moderní lapidári oceňujú aj odolnosť karbidu kremíka a jeho vysokú rozmerovú stabilitu; môže sa dokonca používať na výrobu vysoko výkonných brzdových kotúčov pre športové autá alebo iné výkonné vozidlá.

Je to materiál pre výkonovú elektroniku

Karbid kremíka alebo SiC je neoxidový keramický materiál, ktorý sa používa v rôznych aplikáciách, od abrazívnych materiálov a dielov odolných proti opotrebovaniu pre svoju tvrdosť až po metalurgiu a žiaruvzdorné materiály pre svoju tepelnú odolnosť a tepelnú rozťažnosť; v aplikáciách výkonovej elektroniky vďaka svojim napäťovo odolným vlastnostiam; dopovaný dusíkom alebo fosforom na vytvorenie polovodičov typu n alebo berýliom, bórom a hliníkom na vytvorenie polovodičov typu p; jeho tesná kryštálová štruktúra vytvára polytypy s rôznym chemickým zložením, ako aj elektrickými vlastnosťami; hoci je nerozpustný vo vode, rozpúšťa sa v zásadách alebo v médiách obsahujúcich železo.

SiC sa od kremíka odlišuje oveľa širším pásmovým rozpätím, ktoré mu umožňuje vykazovať polovodivosť. Ako taký je ideálnou voľbou materiálu pre vysokonapäťové aplikácie, pretože odoláva napätiam, ktoré sú desaťkrát vyššie, než znesie kremík.

Karbid kremíka sa môže pochváliť vynikajúcou tepelnou vodivosťou, ktorá mu umožňuje odolávať teplotám až do 1 400 °C, čo je podstatne viac ako limit 175 °C štandardného kremíka. Karbid kremíka preto znižuje potrebu aktívnych chladiacich systémov v zariadeniach výkonovej elektroniky, ako sú DC-DC meniče a palubné nabíjačky.

Karbid kremíka sa môže vyrábať rôznymi procesmi vrátane metód reakčnej väzby a CVD. Metódy reakčnej väzby zahŕňajú miešanie práškového SiC s uhlíkovým práškom a zmäkčovadlom pred jeho tvarovaním do požadovaných tvarov a pred spálením akéhokoľvek zmäkčovadla prítomného v zmesi. CVD zahŕňa zahrievanie čistého kremičitého piesku zmiešaného s koksom v tehlovej elektrickej odporovej peci pri prechode prúdu cez jej vodič; neskôr sa rozomelie na jemný prášok na použitie ako brusivo.

Je to materiál pre automobilový priemysel

Karbid kremíka alebo SiC je jednou z najtvrdších známych látok. Využíva sa predovšetkým ako automobilový materiál vo vysokovýkonných brzdových kotúčoch pre športové autá a superautá; tento materiál sa však využíva aj v polovodičoch a komponentoch výkonovej elektroniky vďaka jeho vynikajúcim fyzikálnym a elektrickým vlastnostiam, ktoré ho robia vhodným pre vysokonapäťové aplikácie.

Keramické materiály so žiaducimi vlastnosťami neoxidovej keramiky sú vynikajúcou voľbou pre mnohé priemyselné aplikácie, od senzorov a polovodičových zariadení až po nositeľné technológie a lekárske implantáty. Keramika dopovaná rôznymi množstvami hliníka, bóru alebo uhlíka môže dosiahnuť špecifické výkonnostné charakteristiky pre rôzne priemyselné použitia a môže sa vyrábať do nízkonapäťových zariadení na vysokonapäťové použitie.

Vďaka svojej atómovej štruktúre je SiC vynikajúcim vodičom, čo ho predurčuje na použitie ako tranzistor v elektrických vozidlách. Tieto čipy znižujú teplo vznikajúce počas prevádzky, čím zvyšujú účinnosť a predlžujú životnosť batérií, a sú schopné odolávať vyšším prevádzkovým teplotám, čím eliminujú aktívne chladiace systémy, ktoré zvyšujú hmotnosť a zložitosť konštrukcie elektromobilu.

Výroba karbidu kremíka sa časom zmenila, ale jej základný postup zostáva podobný tomu, ktorý ako prvý zaviedol Edward Acheson v roku 1891. Zmes čistého kremičitého piesku a koksového uhlíka sa zahrieva v elektrickej peci, až kým sa nezapáli elektrickou iskrou z uhlíkového vodiča, čím sa získajú jasne zelené kryštály so značnou tvrdosťou.