Карбід кремнію - дзеркальний матеріал для астрономічних телескопів

Карбід кремнію (також відомий як карборунд) - це неорганічна хімічна сполука, що складається з атомів кремнію і вуглецю, в природі зустрічається у вигляді муассаніту і масово виробляється з 1893 року для використання в якості абразиву.

SiC існує в більш ніж 70 кристалічних формах, розділених на два поліморфи: альфа-карбід кремнію (a-SiC) і бета-карбід кремнію (b-SiC). В межах експериментальної похибки обидві форми плавляться одночасно при тиску до 10 ГПа.

Має від'ємний нахил

Карбід кремнію - надзвичайно твердий і щільний матеріал, що має безліч застосувань. Його можна знайти в таких виробах, як наждачний папір, шліфувальні круги, ріжучі інструменти, автомобільні компоненти та автомобільні вогнетриви; крім того, завдяки своїй твердості та низькій швидкості теплового розширення він слугує вогнетривом у печах і вогнетривких футерівках, а також дзеркальним матеріалом в астрономічних телескопах.

Едвард Гудріч Ачесон вперше масово виробив карбід кремнію в 1891 році, коли він нагрівав суміш глини і порошкоподібного коксу (вуглецю) в електричній печі, отримуючи синьо-чорний матеріал, відомий як "карборунд".

Дослідження плавлення карбіду кремнію при тисках в діапазоні 5-8 ГПа показали, що він плавиться конгруентно при всіх досліджених тисках, а його крива плавлення має від'ємний нахил -44 + 4 К/ГПа, що є доказом того, що теорія функціоналу густини точно передбачила.

Має позитивний нахил

Карбід кремнію (SiC) - це неоксидний керамічний матеріал з винятковими властивостями, які роблять його корисним для багатьох високотемпературних застосувань. SiC є одночасно твердим і надзвичайно міцним з міцністю полікристалічного тіла до 27 ГПа; крім того, він має чудові властивості опору повзучості разом з низьким коефіцієнтом теплового розширення.

Кераміка на основі діоксиду кераміки (CeO2) не розчиняється у воді, але розчиняється в розплавлених розчинах лугів і заліза, що робить її найтвердішою з усіх сучасних конструкційних керамік, стійкою до стирання, корозії, ударів і теплового розширення при високих тисках; що робить її ідеальною для використання в умовах високих температур, наприклад, в компонентах ядерних реакторів.

Карбід кремнію, більш відомий як a-SiC, часто зустрічається в гальмах і зчепленнях електромобілів, бронежилетах, а також використовується як підкладка для гетерогенних каталізаторів. Виробництво промислових кількостей цього матеріалу все ще передбачає використання електричних печей з чистим кварцовим піском, відновленим дрібнодисперсним коксом в електричній печі; промислове виробництво карбіду кремнію залишається популярним вибором для високовольтних застосувань в силовій електроніці.

Має негативний температурний коефіцієнт

Карбід кремнію, також відомий як діоксид кремнію, - це тверда хімічна сполука, що складається з кремнію та вуглецю, яка зустрічається в природі як мінерал муассаніт, але масово виробляється з 1893 року у вигляді порошку та кристалів для використання в якості абразивного та куленепробивного матеріалу для бронежилетів. Великі монокристалічні зерна можуть бути з'єднані шляхом спікання для отримання надзвичайно міцної конструкційної кераміки; крім того, його часто використовують для виготовлення синтетичних коштовних каменів муассаніту, відомих як синтетичні коштовні камені муассаніт. Карбід кремнію також діє як напівпровідник; легування його азотом або фосфором може перетворити його на матеріал n-типу; аналогічно, берилій, бор або алюміній можуть перетворити його на матеріал p-типу, залежно від того, які його характеристики будуть легування його перетворить його на напівпровідниковий матеріал n-типу.

Карбід кремнію має розширену заборонену зону і високу пробивну силу електричного поля, що робить його придатним для електронних пристроїв, які працюють при надзвичайно високих температурах або напругах. Крім того, його стійкість до термічних ударів означає його широке застосування. Карбід кремнію існує у вигляді різних елементарних комірок (кубічних, ромбоедричних або гексагональних). Якщо його ущільнити за допомогою глини, він може гальмувати ріст шийки, одночасно запобігаючи утворенню SiO2, який в іншому випадку зменшить модуль пружності. Різні дослідження вивчали його поведінку при плавленні під високим тиском, використовуючи моделювання молекулярної динаміки ab initio на основі теорії функціоналу густини.

Має позитивний коефіцієнт тиску

Карбід кремнію - це надзвичайно твердий і жорсткий керамічний матеріал, що характеризується високою термостійкістю, низьким коефіцієнтом теплового розширення і стійкістю до хімічних реакцій. Він випускається в різних розмірах і формах, включаючи гранульовану форму для придбання, а також пластини, з яких можуть бути виготовлені дзеркала для великих телескопів. Методи виробництва карбіду кремнію варіюються від прямого синтезу вуглецю до хімічного осадження з газової фази.

Проведено дослідження залежності температур Дебая від тиску в ZB і RS SiC в діапазоні температур від 3100+40 К до 5-8 ГПа з використанням експериментів із гартування та натурних вимірювань в діапазоні температур від 3100+40 К до 5-8 ГПа з використанням експериментів із гартування та натурних вимірювань. Результати показують, що при атмосферному тиску обидві константи Ламе (l, m) додатні зі збільшенням відхилення m, що свідчить про збільшення сили нецентральних сил багатьох тіл, які включають взаємодію з перенесенням заряду при вищих тисках, що призводить до механічної жорсткості в стисливості SiC.