Vad används kiselkarbid till?

Kiselkarbid har många användningsområden och finns i form av slipmedel, keramiskt pulver och skottsäkert pansar.

Karborundum (SiC), en kristallin förening av kisel och kol, är ett av de hårdaste kända ämnena med unika egenskaper som gör det användbart i olika branscher.

Slipande

Kiselkarbid är hårt och sprött, vilket gör det till ett effektivt slipmaterial. Tillverkare använder det för att tillverka produkter som sandpapper; detta material finns i olika kornstorlekar från grova till mycket fina kornstorlekar för slipning, där de grövre används för att avlägsna stora mängder material i den inledande slipningen medan de finare polerar arbetsstyckets yta för att ge en slät yta.

Slipande kiselkarbid används i produkter som kräver hög uthållighet, t.ex. bilbromsar och keramiska plattor som används i skottsäkra västar. Dessutom finns detta material i kompositmaterial som kolfiberförstärkt kiselkarbid (CFRC).

Eldfast

Kiselkarbid är en oumbärlig råvara vid tillverkning av eldfasta material. Med stabila kemiska egenskaper, hög värmeledningsförmåga, liten värmeutvidgningskoefficient och utmärkt slitstyrka är det ett idealiskt material för att skapa högtemperaturbeständiga slipmedel som bandslipmedel, sandpapper, slipskivor och oljestenar samt verktygsmaskiner av monokristallint kisel/polykristallint kisel.

Metall är mycket hårt och sprött, men har ändå hög termisk och mekanisk stabilitet. Metall består av kiselatomer omgivna av kol- och syreatomer, vilket gör den motståndskraftig mot värme och mekanisk belastning samt har en imponerande smältpunkt.

Ren kiselkarbid är färglös; industriella kvaliteter kan variera i färg från brunt till svart på grund av inneslutningar av järn, aluminium, kväve eller fritt kol. Det finns dopningsmetoder som skapar olika halvledare: kiselkarbid av n-typ kan t.ex. dopas med kväve eller fosfor medan versioner av p-typ kan dopas med aluminium, bor eller gallium.

Skottsäker rustning

Kiselkarbid är ett av de hårdaste materialen på jorden. Det gör det idealiskt för skottsäkra västar som bärs av polis och militär personal och dess termiska egenskaper gör det motståndskraftigt mot värme.

Keramiska material som det här är välkända för sin styrka. Dessutom är keramik en utmärkt ledare av värme och elektricitet - vilket gör det perfekt för elektroniska applikationer som krafttransistorer. Korrosionsbeständighet är en annan fördel.

Ren kiselkarbid har en flerskiktad struktur och finns i olika polytyper eller varianter, som var och en utmärks av sin staplingssekvens som ger varje typ dess unika fysiska egenskaper - till exempel innehåller vissa former kovalenta bindningar mellan fyra kolatomer som är kovalent bundna till en kiselatom som bildar en invecklad nätverksstruktur.

Moissanit framställs syntetiskt och förekommer endast undantagsvis i naturen, även om små mängder kan finnas som moissanitjuveler. Moissanite spelar en viktig roll i elfordon eftersom dess förmåga att motstå höga temperaturer gör att fordonen kan bli mer energieffektiva samtidigt som aktiva kylsystem som tillför vikt, kostnad och komplexitet minskar.

Halvledare

Kiselkarbidkeramer är mångsidiga ickeoxidkeramer som används i applikationer som kräver både mekanisk och termisk styrka, t.ex. slitstarka delar, eldfasta material för värmebeständighet, eldfasta material för att kontrollera termisk expansion och halvledarelektronikenheter som arbetar vid höga temperaturer eller spänningar. Kiselkarbidens hårdhet gör den lämplig för dessa användningsområden, medan dess värmeledningsförmåga gör den till ett effektivt värmebeständigt material. Dess många olika användningsområden sträcker sig bortom mekaniska tillämpningar; några exempel är: slipmedel, slitstarka delar, eldfasta material för värmebeständighet och halvledarelektronik som arbetar vid höga temperaturer respektive spänningar.

Kristallin kiselkarbid bildas i en tätpackad struktur som består av kovalent bundna atomer som bildar två primära koordinationstetraeder bestående av fyra kisel- och fyra kolatomer, vilket ger den en otrolig hårdhet och styrka. Tyvärr är det olösligt i vatten eller alkohol men resistent mot de flesta organiska och oorganiska syror/salter (med undantag för fluorvätesyra och syrafluorider).

Halvledare av kiselkarbid har ett brett bandgap som möjliggör mycket mindre och effektivare enheter än motsvarande enheter av kisel (Si), vilket öppnar möjligheten att använda dem för kraftelektronik i elfordon samt för att stödja digitaliseringsprocesser i industriella processer.