Silisyum Karbür Tanımı

Silisyum karbür (SiC), silisyum ve karbondan oluşan çözünmeyen kristal bir bileşiktir. Genellikle "karborundum" ticari adıyla anılan SiC, aynı zamanda çok nadir bulunan mozanit minerali olarak da doğal olarak bulunur.

PEEK, güç kaynakları gibi yüksek sıcaklıklarda ve voltajlarda çalışan elektronik cihazlarda kullanılır. Ayrıca, elektrikli araçlarda önemli bir malzemedir; daha uzun batarya ömrü ve daha yüksek güç verimliliği sayesinde sürüş menzilini artırır ve güç verimliliğini iyileştirir.

Doğal olarak aşındırıcı bir malzemedir

Daha yaygın olarak SiC olarak adlandırılan silisyum karbür, genellikle meteoritlerde ve nadir mineral mozanitte bulunan son derece aşındırıcı bir malzemedir. Tamamen silikon ve karbondan oluşan SiC, n tipi yarı iletken olarak kullanılmak üzere nitrojen veya fosforla ya da p tipi yarı iletken uygulamaları için alüminyum, bor veya galyumla katkılanabilir. Endüstriyel zımpara kağıdı genellikle bileşenlerinden biri olarak SiC içerirken, jilet keskinliğindeki taneleri metal, cam, mermer mantar taşı orta yoğunlukta lif levhayı hızlı aşındırıcı kullanım için zahmetsizce zımparalayabilir - aşındırıcı malzeme olarak kullanım için mükemmel!

Alüminyum, güçlü kimyasal özellikler, termal iletkenlik, düşük genleşme katsayısı ve aşınma direnci gerektiren yüksek performanslı uygulamalar için ideal bir malzeme seçimidir. Bu çok yönlü metal, sertliği nedeniyle aşındırıcılar, aşınmaya dayanıklı parçalar ve refrakterler; kararlılığı ve güvenilirliği nedeniyle elektronikler ve ısı direnci nedeniyle metalurjik uygulamalar gibi uygulamalarda bulunabilir.

Silisyum karbürün benzersiz mekanik ve kimyasal özellikleri onu pompa yatakları, valfler, kumlama enjektörleri, ekstrüzyon kalıpları, dayanıklılık korozyon direnci ve yüksek erime noktası gibi yüksek performanslı mühendislik uygulamaları için mükemmel bir malzeme seçimi haline getirmektedir. Ağır toprak zemini, hafif toprak koşullarına kıyasla yüzeyinde daha az sürtünme oluşturabilirken, silisyum karbür tozu insanlarda ilerleyici olmayan pulmoner fibrozise neden olabilir.

Seramik bir malzemedir

Daha yaygın olarak karborundum olarak adlandırılan silisyum karbür, 19. yüzyılın sonlarında kullanılmaya başlanmasından bu yana aşındırıcı bir malzeme olarak uzun süredir kullanılan olağanüstü sert kristalli bir silikon ve karbon bileşiğidir. O zamandan beri öncelikle taşlama taşlarında ve kesici takımlarda kullanılan karborundumun çok yönlü kullanımı, endüstriyel fırın refrakter astarlarından pompa ve roket motorlarındaki aşınmaya dayanıklı parçalara, seramiklere ve yarı iletkenlere kadar uzanmaktadır; korozyon ve oksidasyona karşı direncinin yanı sıra minimum termal genleşme ile yüksek sıcaklık dayanımı sayesinde günümüzde en yaygın kullanılan seramik malzemelerden biri haline gelmiştir.

Silisyum karbür, standart silikon yarı iletkenlerden üç kat daha büyük bir bant aralığına sahip oksit olmayan bir seramiktir, bu da daha yüksek voltajlara dayanabileceği anlamına gelir. Ayrıca, sinterleme işlemi elektronik devrelere zarar verme olasılığı daha düşük olan çok küçük parçacıklar üretir. Bor ve alüminyum gibi katkı maddeleri eklendiğinde, silisyum karbür p-tipi bir yarı iletken haline gelir; bunun yerine fosfor ve nitrojen katkısı eklendiğinde n-tipi bir yarı iletkene dönüşür.

Silisyum karbür sinterleme, olağanüstü mekanik özelliklere sahip yoğun ürünler üreten kolay bir işlemdir. Sertliği, taşlama, su jeti ile kesme ve kumlama gibi birçok aşındırıcı işleme prosesi için kritik öneme sahiptir; modern taş ustaları da silisyum karbürün dayanıklılığına ve yüksek boyutsal kararlılığına değer verir; spor arabalar veya diğer performans araçları için yüksek performanslı fren diskleri üretmek için bile kullanılabilir.

Güç elektroniği için bir malzemedir

Silisyum karbür veya SiC, sertliği nedeniyle aşındırıcılar ve aşınmaya dayanıklı parçalardan; ısı direnci ve termal genleşmesi nedeniyle metalurji ve refrakterlere; voltaj dayanımı özellikleri nedeniyle güç elektroniği uygulamalarına kadar çeşitli uygulamalarda kullanım alanı bulan oksit olmayan seramik bir malzemedir; n-tipi yarı iletkenler oluşturmak için azot veya fosfor katkılı veya p-tipi yarı iletkenler oluşturmak için berilyum, bor ve alüminyum katkılı; yakın paketlenmiş kristal yapısı, farklı kimyasal bileşimlerin yanı sıra elektriksel özelliklere sahip çoklu tipler oluşturur; suda çözünmezken alkalilerde veya demir içeren ortamlarda çözünür.

SiC, yarı iletkenlik göstermesini sağlayan çok daha geniş bir bant aralığı ile silikondan ayrılır. Bu nedenle, yüksek voltaj uygulamaları için ideal bir malzeme seçimidir ve silikonun tolere edebileceğinden on kat daha yüksek voltajlara dayanır.

Silisyum karbür, standart silikonun 175 derece sınırından önemli ölçüde daha yüksek olan 1.400 dereceye kadar sıcaklıklara dayanmasını sağlayan üstün termal iletkenliğe sahiptir. Bu nedenle silisyum karbür, DC-DC dönüştürücüler ve yerleşik şarj cihazları gibi güç elektroniği cihazlarında aktif soğutma sistemlerine olan ihtiyacı azaltır.

Silisyum karbür, reaksiyon-bağlı ve CVD yöntemleri de dahil olmak üzere çeşitli süreçlerle üretilebilir. Reaksiyona bağlı yöntemler, toz haline getirilmiş SiC'nin karbon tozu ve plastikleştirici ile karıştırılmasını ve karışımda bulunan plastikleştiriciyi yakmadan önce istenen şekillerde şekillendirilmesini içerir. CVD, kok kömürü ile karıştırılmış saf silika kumunun, iletkeninden akım geçirilirken tuğla elektrik direnç tipi bir fırında ısıtılmasını içerir; daha sonra aşındırıcı olarak kullanılmak üzere ince toz haline getirilir.

Otomotiv endüstrisi için bir malzemedir

Silisyum karbür veya SiC, bilinen en sert maddelerden biridir. Öncelikle spor arabalar ve süper arabalar için yüksek performanslı fren disklerinde bir otomotiv malzemesi olarak kullanılır; ancak yarı iletkenler ve güç elektroniği bileşenleri de yüksek voltaj uygulamaları için uygun hale getiren mükemmel fiziksel ve elektriksel özellikleri nedeniyle bu malzemeyi kullanır.

Arzu edilen oksit olmayan seramik özelliklere sahip seramik malzemeler, sensörler ve yarı iletken cihazlardan giyilebilir teknoloji ve tıbbi implantlara kadar birçok endüstriyel uygulama için mükemmel bir seçimdir. Çeşitli miktarlarda alüminyum, bor veya karbon katkılı seramik, çeşitli endüstriyel kullanımlar için belirli performans özellikleri elde edebilir ve yüksek voltajlı kullanım için düşük voltajlı cihazlar halinde üretilebilir.

SiC'nin atomik yapısı onu mükemmel bir iletken haline getirerek elektrikli araçlarda (EV'ler) transistör olarak kullanım için ideal kılmaktadır. Bu çipler, daha fazla verimlilik ve daha uzun pil ömrü için çalışma sırasında oluşan ısıyı azaltmanın yanı sıra daha yüksek çalışma sıcaklıklarına dayanabilir ve böylece bir EV'nin tasarımına ağırlık ve karmaşıklık katan aktif soğutma sistemlerini ortadan kaldırır.

Silisyum karbür üretimi zaman içinde değişmiştir, ancak temel süreci 1891 yılında Edward Acheson tarafından öncülük edilene benzer kalmıştır. Saf silis kumu ve kok kömürü karışımı, karbon iletkeninden yapılmış bir elektrik bujisi tarafından tutuşturulana kadar elektrikli bir fırında ısıtılır ve kayda değer sertlikte parlak yeşil kristaller elde edilir.