Silisyum Karbür Ne İçin Kullanılır?

Silisyum karbürün birçok uygulaması vardır ve aşındırıcılar, seramik tozu ve kurşun geçirmez zırh şeklinde bulunur.

Silikon ve karbonun kristal bir bileşimi olan karborundum (SiC), çeşitli endüstrilerde faydalı olmasını sağlayan benzersiz özelliklere sahip bilinen en sert maddelerden biridir.

Aşındırıcı

Silisyum karbür sert ve kırılgandır, bu da onu etkili bir aşındırıcı malzeme haline getirir. Üreticiler bunu zımpara kağıdı gibi ürünlerin üretiminde kullanmaktadır; bu malzeme taşlama işlemleri için kabadan çok inceye kadar farklı kum boyutlarında gelir; daha kaba olanlar ilk taşlama işlemlerinde büyük miktarlarda stoğu çıkarmak için kullanılırken, daha ince olanlar pürüzsüz yüzeyler üretmek için iş parçası yüzeylerini parlatır.

Aşındırıcı silisyum karbür, araba frenleri ve kurşun geçirmez yeleklerde kullanılan seramik plakalar gibi yüksek dayanıklılık gerektiren ürünlerde kullanılır. Ayrıca, bu malzeme karbon fiber takviyeli silisyum karbür (CFRC) gibi kompozit malzemelerde de bulunabilir.

Refrakter

Silisyum karbür, refrakter malzemelerin üretiminde vazgeçilmez bir hammaddedir. Kararlı kimyasal özellikleri, yüksek termal iletkenliği, küçük termal genleşme katsayısı ve mükemmel aşınma direnci ile kayış aşındırıcıları, zımpara kağıdı, taşlama taşı tekerlekleri ve yağ taşı aletleri gibi yüksek sıcaklığa dayanıklı aşındırıcıların yanı sıra monokristal silikon / polikristal silikon takım tezgahları oluşturmak için ideal bir malzemedir.

Metal çok sert ve kırılgandır, ancak yüksek termal ve mekanik kararlılığa sahiptir. Karbon ve oksijen atomlarıyla çevrili silikon atomlarından oluşan bileşimi, etkileyici bir erime noktasına sahip olmasının yanı sıra ısıya ve mekanik strese karşı dirençli olmasını sağlar.

Saf silisyum karbür renksizdir; endüstriyel sınıfların rengi demir, alüminyum, nitrojen veya serbest karbon katkıları nedeniyle kahverengiden siyaha kadar değişebilir. Farklı yarı iletkenler yaratan katkılama yöntemleri mevcuttur: örneğin n-tipi silisyum karbür azot veya fosfor ile katkılanabilirken, p-tipi versiyonlar alüminyum, bor veya galyum katkılayıcılarla katkılanabilir.

Kurşun Geçirmez Zırh

Silisyum karbür yeryüzündeki en sert malzemelerden biridir. Bu özelliği onu polis ve askeri personel tarafından giyilen kurşun geçirmez yelekler için ideal kılar ve termal özellikleri onu ısıya karşı dayanıklı hale getirir.

Bunun gibi seramik malzemelerin güçlü olduğu iyi bilinmektedir. Ayrıca, seramik mükemmel bir ısı ve elektrik iletkenidir - bu da onu güç transistörleri gibi elektronik uygulamalar için mükemmel kılar. Ayrıca, korozyon direnci de bir başka avantajdır.

Saf silisyum karbür çok katmanlı bir yapıya sahiptir ve her biri, her türe kendine özgü fiziksel karakteristik kazandıran istifleme sıralarıyla ayırt edilen çeşitli çoklu tiplerde veya çeşitlerde bulunur - örneğin bazı formlar, karmaşık bir ağ yapısı oluşturan bir silikon atomuna kovalent olarak bağlı dört karbon atomu arasında kovalent bağlar içerir.

Moissanite sentetik olarak üretilir ve doğada nadiren bulunur, ancak küçük miktarlarda moissanite mücevherleri bulunabilir. Yüksek sıcaklıklara dayanma kabiliyeti sayesinde elektrikli araçlarda önemli bir rol oynayan mozanit, ağırlık, maliyet ve karmaşıklık yaratan aktif soğutma sistemlerini azaltırken araçların daha enerji verimli hale gelmesini sağlar.

Yarı İletken

Silisyum karbür seramikler, aşınmaya dayanıklı parçalar; ısı direnci için refrakterler; termal genleşmeyi kontrol etmek için refrakter malzemeler ve yüksek sıcaklıklarda veya voltajlarda çalışan yarı iletken elektronik cihazlar gibi hem mekanik hem de termal mukavemet gerektiren uygulamalarda kullanılan çok yönlü oksit olmayan seramiklerdir. Silisyum karbürün sertliği onu bu kullanımlar için uygun hale getirirken, termal iletkenliği onu etkili bir ısıya dayanıklı malzeme yapar. Geniş kullanım yelpazesi yalnızca mekanik uygulamaların ötesine uzanır; bazı örnekler şunlardır: aşındırıcılar; aşınmaya dayanıklı parçalar; ısı direnci için refrakterler; ve sırasıyla yüksek sıcaklıklarda veya voltajlarda çalışan yarı iletken elektronik cihazlar.

Kristalin silisyum karbür, dört silisyum ve dört karbon atomundan oluşan iki birincil koordinasyon tetrahedrası oluşturan kovalent bağlı atomlardan oluşan yakın paketlenmiş bir yapıda oluşur ve ona inanılmaz sertlik ve güç verir. Ne yazık ki suda veya alkolde çözünmez ancak çoğu organik ve inorganik asitlere/tuzlara karşı dirençlidir (hidroflorik asit ve asit florürler istisnadır).

Silisyum karbür yarı iletkenler, eşdeğer silikon (Si) olanlardan çok daha küçük ve daha verimli cihazlara izin veren geniş bir bant aralığına sahiptir ve elektrikli araçlarda güç elektroniği için kullanımlarının yanı sıra endüstriyel süreçlerde dijitalleşme süreçlerini destekleme olasılığını da ortaya çıkarmaktadır.