Siliziumkarbid Dichte

Nur Schleifmittel aus Diamant und kubischem Bornitrid (B4C) sind härter als SiC und bieten außergewöhnliche Festigkeit, Haltbarkeit und Wärmeleitfähigkeit.

Kristalliner Fluorit bildet gelbe, grüne bis bläulich-schwarz schillernde Kristalle, die bei 2700 Grad Celsius sublimieren und sich bei niedrigeren Temperaturen nach der Lely-Methode auf Graphit niederschlagen.

Dichte

Siliciumcarbid (SiC) ist eine außergewöhnlich harte, synthetisch hergestellte kristalline Verbindung aus Silicium und Kohlenstoff mit einer extrem harten Mohs-Skala (9 auf der Mohs-Skala). Seine Dichte beträgt 3,21 g cm-3 und es sublimiert bei 2700 Grad Celsius; seine Farben reichen von gelb-grün bis bläulich-schwarz mit schillernden Eigenschaften; dieses Material weist eine geringe Wärmeausdehnung auf und ist gleichzeitig beständig gegen chemische Korrosion, Oxidation und hohe Temperaturen.

Geringe Wärmeausdehnung und Steifigkeit machen Borosilikatglas zu einem idealen Werkstoff für Anwendungen, die eine hohe Toleranz gegenüber schwierigen Umgebungsbedingungen wie hohen Temperaturen oder Spannungen erfordern, wie z. B. industrielle Schleif-, Schneid- und Polieranwendungen. Darüber hinaus ist es aufgrund seiner abrasiven Eigenschaften auch für industrielle Schleifanwendungen geeignet. Aufgrund seiner geringen Dichte und Abriebfestigkeit eignet es sich außerdem für optische Komponenten in Teleskopspiegeln.

Als Halbleitermaterial kann SiC aufgrund seiner breiten Bandlücke Strom mit höherer Geschwindigkeit und größerer Flexibilität leiten als herkömmliche Silizium-Halbleiter, wodurch es sich für elektronische Geräte eignet, die elektrische Signale verstärken, schalten oder umwandeln.

Edward G. Acheson war der erste, der 1891 Siliciumcarbid künstlich herstellte, indem er eine Mischung aus Ton und Kokspulver in einer Eisenschale mit einer gewöhnlichen Kohlebogenlampe erhitzte. Er war überrascht, als er an seiner Elektrode leuchtend grüne Kristalle entdeckte, die er nach ihrer Ähnlichkeit mit den natürlichen Korundmineralien benannte. Achesons Entdeckung wurde 1905 von Henri Moissan unabhängig voneinander in Frankreich nachgeahmt - natürlich vorkommende Moissanit-Edelsteine, die in Canyon-Diablo-Meteoriten gefunden wurden, werden manchmal als Edelsteine verwendet.

Stärke

Siliziumkarbid ist eine harte und spröde Nichtoxidkeramik mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften. Es kann hohen Temperaturen standhalten und ist gleichzeitig beständig gegen Säuren, Laugen und geschmolzene Salze, wodurch es sich für anspruchsvolle Anwendungen wie Batterien eignet. Darüber hinaus hat Siliciumcarbid einen sehr niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten, ist chemisch inert und verfügt über eine ausgezeichnete Abriebfestigkeit.

Seit 1893 wird Siliciumcarbidpulver in großen Mengen als Schleifmittel für Schleifscheiben, Schneidwerkzeuge und feuerfeste Materialien hergestellt. Mit Hilfe der Sintertechnik lassen sich härtere Keramiken herstellen, die in Autobremsen und -kupplungen sowie in kugelsicheren Westen verwendet werden. Auch synthetische Moissanit-Edelsteine können mit diesem Verfahren herausgeschnitten und große Einkristalle im Lely-Verfahren gezüchtet werden.

Seine extreme Festigkeit wird durch die Bildung tetraedrischer Strukturen aus Kohlenstoff und Silizium erreicht, die durch kovalente Bindungen in seinem Kristallgitter zusammengehalten werden. Diamant ist eine der härtesten natürlichen Substanzen und war das härteste synthetische Material, bis Bornitrid 1929 allgemein verfügbar wurde; heute dient er als primäres Schleifmittel sowohl in Sandpapier als auch in Schleifscheiben.

Gesintertes Siliciumcarbid (SiC) wird durch die Reaktion zwischen geschmolzenem Silicium und Kohlenstoff bei extrem hohen Temperaturen und zusätzlichen Dotierstoffen wie Stickstoff oder Phosphor hergestellt. Für weitere Dotierungsanwendungen wie Aluminium-Gallium-Bor.

Steifigkeit

Aufgrund seiner Steifigkeit eignet sich Siliciumcarbid ideal für viele hochfeste Anwendungen, einschließlich der Beständigkeit gegen Temperaturschocks. Darüber hinaus ist Siliziumkarbid säure- und laugenbeständig und kann daher in rauen chemischen Umgebungen eingesetzt werden.

Siliziumkarbid zeichnet sich als besonders vielseitiges Material durch seine Langlebigkeit aus, aber ein weiterer Vorteil ist, dass es als Halbleiter fungieren kann, wenn es mit bestimmten Verunreinigungen dotiert wird. Aluminium-, Bor- und Galliumdotierungen führen zu p-Halbleitern, während Stickstoff- und Phosphordotierungen zu n-Halbleitern führen.

Siliziumkarbid-Halbleiter weisen eine große Bandlücke auf, die es ihnen ermöglicht, elektrische Energie effizienter zu übertragen als herkömmliche Halbleiter. Dadurch eignen sie sich besonders gut für Hochfrequenz-/Spannungsgeräte wie Leistungselektronik, die in Elektrofahrzeugen und Kraftwerken eingesetzt werden.

Siliziumkarbid ist eine hochentwickelte technische Keramik, die aus Silizium und Kohlenstoff besteht, die durch starke kovalente Bindungen miteinander verbunden sind und eine hexagonale Struktur bilden. Als hochentwickeltes technisches Material mit hervorragenden mechanischen und isolierenden Eigenschaften kann es in verschiedenen Formen und Größen für unterschiedliche Anwendungen hergestellt werden - sogar für kugelsichere Panzerungen! Aufgrund seiner harten Beschaffenheit können Kugeln seine Oberfläche nicht durchdringen. Darüber hinaus verfügt dieses Material über ausgezeichnete stoßfeste Eigenschaften, ist nicht brennbar und reagiert nicht schnell mit Luft- oder Wassermolekülen.

Wärmeleitfähigkeit

Die ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit und die geringe Wärmeausdehnung von Siliciumcarbid machen es zu einem ausgezeichneten Material für Anwendungen zur Wärmeableitung, auch bei plötzlichen Temperaturschwankungen. Außerdem kann es aufgrund seines niedrigen Schmelzpunktes hohen Temperaturen standhalten, ohne sich zu verformen oder chemische Reaktionen einzugehen - zwei Eigenschaften, die es zu einem ausgezeichneten Werkstoff machen.

Siliciumcarbid ist eine harte, nicht brennbare Keramik mit einem gelblich-grünen bis bläulich-schwarzen Aussehen, die nicht brennbar und in Wasser nicht löslich ist. Es kann jedoch durch Alkalien (NaOH und KOH) und geschmolzene Salze bei Temperaturen über 2350 Grad Celsius dispergiert werden, bevor es bei hohen Temperaturen mit Chlor zu Siliziumdioxid reagiert.

Ceroxid hat eine attraktive, dicht gepackte Struktur, die aus zwei primären Koordinationstetraedern besteht, die aus eng aneinander gebundenen Kohlenstoff- und Siliziumatomen bestehen. Jedes der primären Koordinationstetraeder ist mit vier benachbarten Atomen verbunden, um polytypische Strukturen zu bilden, die auf unterschiedliche Weise gestapelt werden können, um verschiedene Kristallstrukturen mit unterschiedlichen Eigenschaften zu bilden.

Siliciumcarbid (SiC) wird am häufigsten als Legierung mit einer Zinkblende-Kristallstruktur ähnlich der von Wurtzit verwendet; b-SiC mit einer gleichwertigen Zinkblende-Struktur ist jedoch auf dem Markt auf dem Vormarsch. Bei der Auswahl von SiC für eine beliebige Anwendung ist es von entscheidender Bedeutung, eine geeignete Sorte auf der Grundlage der beabsichtigten Anwendung und der Verfügbarkeit der Sorte zu wählen.