Siliciumcarbid Tæthed

Kun slibemidler af diamant og kubisk bornitrid (B4C) er hårdere end SiC, hvilket giver enestående styrke, holdbarhed og varmeledningsevne.

Krystallinsk fluorit danner gule til grønne til blåsorte iriserende krystaller, der sublimerer ved 2700 grader C og aflejres på grafit ved lavere temperaturer ved hjælp af Lelys metode.

Tæthed

Siliciumcarbid (SiC) er en usædvanlig hård, syntetisk fremstillet krystallinsk forbindelse af silicium og kulstof med en ekstremt hård Mohs-skala (9 på Mohs-skalaen). Densiteten er 3,21 g cm-3, og det sublimerer ved 2700 grader C. Farverne spænder fra gulgrøn til blåsort med iriserende egenskaber. Materialet har en lav termisk ekspansion og er samtidig modstandsdygtigt over for kemisk korrosion, oxidering og høje temperaturer.

Lav varmeudvidelse og stivhed gør borosilikatglas til et ideelt materiale til brug i applikationer, der kræver tolerance over for udfordrende miljøer som høj temperatur eller spænding, f.eks. industriel slibning, skæring og polering. Desuden gør dets slibende egenskaber det også nyttigt i industrielle slibeopgaver. Desuden gør den lave densitet og slidstyrken det velegnet til optiske komponenter i teleskopspejle.

Som halvledermateriale giver SiC's brede båndgab det mulighed for at lede elektricitet ved højere hastigheder og med større fleksibilitet end standard siliciumhalvledere, hvilket gør det velegnet til elektroniske enheder, der forstærker, skifter eller konverterer elektriske signaler.

Edward G. Acheson var den første, der kunstigt fremstillede siliciumcarbid i 1891 ved at opvarme en blanding af ler og pulveriseret koks i en jernskål med en almindelig kulbuelampe. Han overraskede sig selv med lysegrønne krystaller, der sad fast på hans elektrode, og kaldte dem carburetum efter deres lighed med naturlige korundmineralformer af aluminiumoxid (korund). Achesons opdagelse blev uafhængigt kopieret i Frankrig af Henri Moissan i 1905 - naturligt forekommende moissanitperler fundet i Canyon Diablo-meteoritter bruges undertiden som ædelsten.

Styrke

Siliciumcarbid er en hård og sprød non-oxid keramik med fremragende mekaniske egenskaber. Det kan modstå høje temperaturer og er samtidig modstandsdygtigt over for syre, baser og smeltede salte, hvilket gør det velegnet til krævende anvendelser som f.eks. batterier. Desuden har siliciumcarbid en meget lav termisk udvidelseskoefficient, er kemisk inert og har fremragende slidstyrkeegenskaber.

Siden 1893 er siliciumkarbidpulver blevet masseproduceret som slibemiddel til brug i slibeskiver, skæreværktøjer og ildfaste materialer. Sintringsteknologi gør det muligt at danne hårdere keramik, der bruges i bilbremser og koblinger samt skudsikre vestplader; på samme måde kan syntetiske moissanitperler skæres ud ved hjælp af denne proces, og store enkeltkrystaller dyrkes ved hjælp af Lely-metoden.

Den ekstreme styrke opnås gennem dannelsen af tetraedriske strukturer af kulstof og silicium, der holdes sammen med kovalente bindinger i krystalgitteret. Diamant er et af de hårdeste naturlige stoffer og var det hårdeste syntetiske materiale, indtil bornitrid blev almindeligt tilgængeligt i 1929; i dag fungerer det som et primært slibemiddel i både sandpapir og slibeskiver.

Sintret siliciumcarbid (SiC) fremstilles ved en reaktion mellem smeltet silicium og kulstof ved ekstremt høje temperaturer, og yderligere dopingstoffer som nitrogen eller fosfor. Til yderligere dopinganvendelser som aluminium, gallium og bor.

Stivhed

Siliciumcarbidets stivhed gør det ideelt til mange anvendelser med høj styrke, herunder modstandsdygtighed over for termisk chok. Desuden er siliciumcarbid modstandsdygtigt over for syrer og baser til brug i barske kemiske miljøer.

Siliciumcarbid skiller sig ud som et særligt alsidigt materiale på grund af dets holdbarhed, men en anden fordel er, at det kan fungere som en halvleder, når det dopes med visse urenheder. Aluminium-, bor- og galliumdoteringer bliver p-type halvledere, mens nitrogen- og fosfordotering producerer en n-type halvleder.

Halvledere af siliciumcarbid har et bredt båndgab, der gør dem i stand til at overføre elektrisk energi mere effektivt end konventionelle halvledere, hvilket gør dem særligt velegnede til højfrekvens-/spændingsenheder som f.eks. kraftelektronik, der bruges i elbiler og kraftværker.

Siliciumcarbid er en avanceret teknisk keramik, der består af silicium og kulstof, som er bundet sammen af stærke kovalente bindinger og danner en sekskantet struktur. Som et avanceret teknisk materiale med overlegne mekaniske og isolerende egenskaber kan det fremstilles i forskellige former og størrelser til forskellige anvendelser - selv skudsikker rustning! På grund af dets hårde natur kan kugler ikke trænge igennem overfladen. Desuden har dette materiale fremragende støddæmpende egenskaber og er ikke-brændbart uden hurtig reaktion med luft- eller vandmolekyler.

Termisk ledningsevne

Siliciumcarbidets fremragende varmeledningsevne og lave varmeudvidelse gør det til et fremragende materiale til varmeafledning, herunder pludselige temperaturskift. Desuden gør det lave smeltepunkt det i stand til at modstå høje temperaturer uden at blive deformeret eller opleve kemiske reaktioner - to egenskaber, der gør det til et fremragende materialevalg.

Siliciumcarbid er en hård, ikke-brændbar keramik med et udseende, der spænder fra gulgrønt til blåsort, som er ubrændbart og uopløseligt i vand. Det kan dog spredes gennem alkalier (NaOH og KOH) og smeltede salte ved temperaturer over 2350 °C, før det reagerer med klor ved høje temperaturer og danner siliciumdioxid.

Ceria har en attraktiv tætpakket struktur, der består af to primære koordinationstetraedre sammensat af kulstof- og siliciumatomer bundet sammen i umiddelbar nærhed. Hvert af de primære koordinationstetraedre er forbundet med fire nærmeste naboer for at danne polytypestrukturer, kendt som polytyper, der stables på forskellige måder for at danne forskellige krystalstrukturer med forskellige egenskaber.

Siliciumcarbid (SiC) ses oftest som en legering med zinkblende-krystalstruktur, der ligner Wurtzite, men b-SiC med en tilsvarende zinkblende-struktur er begyndt at vinde indpas på markedet. Når man vælger SiC til en hvilken som helst anvendelse, er det afgørende at vælge en passende kvalitet baseret på den påtænkte anvendelse og kvalitetens tilgængelighed.