Kiselkarbid Definition

Kiselkarbid (SiC) är en olöslig kristallin förening som består av kisel och kol. SiC kallas vanligen för "karborundum", men förekommer också naturligt som det extremt sällsynta mineralet moissanit.

PEEK används i elektroniska enheter som arbetar vid höga temperaturer och spänningar, t.ex. nätaggregat. Dessutom är det ett viktigt material i elfordon; ökad räckvidd och förbättrad energieffektivitet genom ökad batterilivslängd och högre energieffektivitet är dess löfte.

Det är ett naturligt slipande material

Kiselkarbid, vanligare kallat SiC, är ett extremt slipande material som ofta förekommer i meteoriter och det sällsynta mineralet moissanit. SiC består helt av kisel och kol och kan dopas med kväve eller fosfor för användning som halvledare av n-typ eller aluminium, bor eller gallium för halvledarapplikationer av p-typ. Industriellt sandpapper har ofta SiC som en av sina ingredienser medan dess knivskarpa korn utan ansträngning kan slipa metall, glas, marmor korksten fiberboard med medelhög densitet fiberboard med medelhög densitet för snabb slipning - perfekt för användning som slipmaterial!

Aluminium är ett idealiskt materialval för högpresterande applikationer som kräver starka kemiska egenskaper, värmeledningsförmåga, låg expansionskoefficient och slitstyrka. Denna mångsidiga metall finns i applikationer som slipmedel, slitstarka delar och eldfasta material på grund av sin hårdhet; elektronik på grund av sin stabilitet och tillförlitlighet; samt metallurgiska applikationer på grund av sin värmebeständighet.

Kiselkarbidens unika mekaniska och kemiska egenskaper gör det till ett utmärkt materialval för högpresterande tekniska applikationer som pumplager, ventiler, sandblästringsinjektorer, extruderingsverktyg, korrosionsbeständighet och hög smältpunkt gör det till ett utmärkt material att välja när det används i extrema tekniska situationer. Tung jordmån kan ge mindre friktion på ytan jämfört med lätta jordförhållanden medan kiselkarbiddamm kan orsaka icke-progressiv lungfibros hos människor.

Det är ett keramiskt material

Kiselkarbid, mer allmänt kallat karborundum, är en utomordentligt hård kristallin förening av kisel och kol som sedan dess introduktion i slutet av 1800-talet har använts som slipmaterial. Karbiden används främst i slipskivor och skärverktyg, men dess mångsidiga användning sträcker sig från eldfasta foder i industriella ugnar och slitstarka delar i pumpar och raketmotorer till keramik och halvledare; på grund av dess motståndskraft mot korrosion och oxidation samt hållfasthet vid höga temperaturer med minimal termisk expansion är det ett av de mest använda keramiska materialen som någonsin använts idag.

Kiselkarbid är en icke-oxidkeramik med ett bandgap som är tre gånger större än för vanliga kiselhalvledare, vilket innebär att den tål högre spänningar. Dessutom ger dess sintringsprocess mycket små partiklar som är mindre benägna att skada elektroniska kretsar. När dopämnen som bor och aluminium tillsätts blir kiselkarbid en halvledare av p-typ; när dopning med fosfor och kväve införs ändras den istället till en halvledare av n-typ.

Sintring av kiselkarbid är en enkel process som ger täta produkter med enastående mekaniska egenskaper. Dess hårdhet är avgörande för många abrasiva bearbetningsprocesser som slipning, vattenskärning och sandblästring; moderna lapidarier värdesätter också kiselkarbidens hållbarhet och höga dimensionsstabilitet; den kan till och med användas för att tillverka högpresterande bromsskivor för sportbilar eller andra prestandabilar.

Det är ett material för kraftelektronik

Kiselkarbid, eller SiC, är ett icke-oxidiskt keramiskt material som används i tillämpningar som sträcker sig från slipmedel och slitstarka delar för dess hårdhet; till metallurgi och eldfasta material för dess värmebeständighet och värmeutvidgning; kraftelektroniktillämpningar på grund av dess spänningshållande egenskaper; dopat med kväve eller fosfor för att bilda halvledare av n-typ eller med beryllium, bor och aluminium för att bilda halvledare av p-typ; dess tätt packade kristallstruktur bildar polytyper med olika kemiska sammansättningar och elektriska egenskaper; det är vattenolösligt men löses upp i alkalier eller järnhaltiga medier.

SiC skiljer sig från kisel genom ett mycket bredare bandgap som gör att det kan uppvisa halvledningsförmåga. Därför är det ett idealiskt materialval för högspänningsapplikationer, eftersom det klarar spänningar som är tio gånger högre än vad kisel tål.

Kiselkarbid har en överlägsen värmeledningsförmåga, vilket gör att den klarar temperaturer på upp till 1.400 grader Celsius - betydligt högre än standardkisels gräns på 175 grader Celsius. Därför minskar kiselkarbid behovet av aktiva kylsystem i kraftelektroniska enheter som DC-till-DC-omvandlare och inbyggda laddare.

Kiselkarbid kan tillverkas genom olika processer, bland annat genom reaktionsbindning och CVD-metoder. Reaktionsbundna metoder innebär att pulveriserad SiC blandas med kolpulver och mjukgörare innan det formas till önskade former och därefter bränns all mjukgörare som finns i blandningen bort. CVD innebär att ren kiselsand blandad med koks värms upp i en tegelugn av elektrisk motståndstyp medan ström leds genom ledaren; senare mals den till fint pulver för användning som slipmedel.

Det är ett material för fordonsindustrin

Kiselkarbid, eller SiC, är ett av de hårdaste ämnen som finns. Det används främst som fordonsmaterial i högpresterande bromsskivor för sportbilar och superbilar, men även halvledare och kraftelektronikkomponenter använder detta material på grund av dess utmärkta fysiska och elektriska egenskaper som gör det lämpligt för högspänningsapplikationer.

Keramiska material med önskvärda icke-oxidkeramiska egenskaper gör dem till ett utmärkt val för många industriella tillämpningar, från sensorer och halvledarkomponenter till bärbar teknik och medicinska implantat. Keramik som dopats med olika mängder aluminium, bor eller kol kan uppnå specifika prestandaegenskaper för olika industriella användningsområden och tillverkas till lågspänningsenheter för högspänningsbruk.

SiC:s atomstruktur gör det till en utmärkt ledare, vilket gör det idealiskt för användning som transistorer i elfordon (EV). Dessa chip minskar värmen som genereras under drift för ökad effektivitet och längre batteritid samt klarar högre driftstemperaturer, vilket eliminerar aktiva kylsystem som ökar vikten och komplexiteten i en elbils konstruktion.

Tillverkningen av kiselkarbid har förändrats över tiden, men den grundläggande processen är fortfarande densamma som Edward Acheson inledde 1891. En blandning av ren kiselsand och kolkoks upphettas i en elektrisk ugn tills den antänds av ett elektriskt tändstift tillverkat av en kolledare, vilket ger ljusgröna kristaller med avsevärd hårdhet.