Esponja de carbeto de silício

O carbeto de silício (SiC), mais comumente chamado de coríndon ou carborundum, é um composto químico duro composto de silício e carbono encontrado naturalmente em minerais de moissanita; no entanto, a produção comercial começou por volta de 1893 para uso como abrasivos e placas de cerâmica para coletes à prova de balas.

Os semicondutores SiC apresentam um amplo intervalo de banda, o que permite que operem em temperaturas, tensões e frequências mais altas do que os dispositivos de silício e, portanto, manuseiem a energia com mais eficiência.

Dureza

O carbeto de silício é um dos materiais mais duros conhecidos pelo homem, rivalizando apenas com o diamante em termos de dureza. Embora não seja tão duro quanto o diamante, sua dureza Vickers varia entre 3100-3200 kg/mm2. Dessa forma, o carbeto de silício resiste facilmente à abrasão e ao choque térmico em ambientes agressivos.

O alumínio tem propriedades de baixa expansão térmica e rigidez, o que o torna uma excelente opção de material para os espelhos de telescópios astronômicos. Folhas grandes podem ser transformadas em discos de até 3,5 metros (11,5 pés de diâmetro). Devido à sua versatilidade, alguns dos maiores telescópios usam espelhos de alumínio.

O carbeto de silício possui propriedades refratárias e abrasivas superiores, além de ser duro. Ele pode suportar altas temperaturas enquanto é produzido em vários formatos, o que o torna um excelente material para a produção de produtos abrasivos e refratários. Além disso, o carbeto de silício tem uma composição semicondutora de bandgap excepcionalmente ampla; a dopagem pode ocorrer usando dopantes do tipo n de nitrogênio ou fósforo, enquanto a dopagem pode ser feita por meio de dopagem de alumínio, boro ou gálio em sua forma do tipo p.

As esponjas de carbeto de silício também são um material abrasivo ideal para uso em furadeiras e outras ferramentas, devido à sua superfície dura que resiste à corrosão, ao desgaste e ao calor - perfeitas para aplicações que envolvem ambientes agressivos, como as furadeiras. Esses materiais versáteis não são apenas resistentes, mas também estão disponíveis em várias espessuras e tamanhos com diferentes revestimentos adequados para diversos usos, como a limpeza de manchas difíceis e ferrugem de aparelhos de aço inoxidável, bem como de utensílios de cozinha de esmalte e pedra, além de poderem proporcionar acabamentos suaves em superfícies com mais cuidado do que uma lixa.

Resistência à temperatura

As esponjas de silicone têm a capacidade de suportar temperaturas extremamente altas, o que as torna adequadas para uma série de usos, como isolamento térmico, amortecimento de som e proteção de componentes contra riscos elétricos, como curtos-circuitos ou choques. Devido às suas propriedades dielétricas e à capacidade de controlar as impurezas (dopantes), as esponjas de silicone podem produzir semicondutores do tipo P ou do tipo N, dependendo do grau de dopagem.

As estruturas celulares desses materiais os tornam leves e absorventes, ideais para várias aplicações industriais, como a absorção de poluentes ambientais ou a filtragem de ligas metálicas fundidas.

As esponjas de silicone de célula fechada são construídas com polidimetilsiloxano à base de goma que se expande durante a cura por calor, semelhante à adição de fermento ao pão para levedá-lo, criando assim bolsas de ar compressíveis dentro do material e proporcionando propriedades mecânicas superiores em comparação com produtos de célula aberta, como a espuma de borracha. Esse design de célula fechada limita a permeabilidade à água e oferece propriedades mecânicas superiores às de produtos similares de célula aberta, como a espuma de borracha.

Esses materiais não apenas possuem resistência química e à temperatura, mas também apresentam baixa condutividade elétrica e excelentes propriedades de isolamento térmico, o que os torna adequados para várias aplicações industriais, como processamento de alimentos, construção e geração de energia.

Esses materiais são amplamente empregados na produção de dispositivos eletrônicos devido à sua capacidade de tolerar temperaturas e tensões muito mais altas do que os semicondutores de silício, devido à menor resistência à ativação. Além disso, as espumas de carbono podem ser revestidas com materiais resistentes à abrasão para aumentar a durabilidade e o desempenho em ambientes adversos; isso serve para proteger a espuma de carbono subjacente contra riscos ambientais para garantir funcionalidade e segurança a longo prazo.

Flexibilidade

As esponjas de silicone são materiais versáteis que podem ser utilizados de várias maneiras. Desde aplicações de vedação e amortecimento na indústria aeroespacial até a proteção de componentes delicados nas indústrias automotiva e eletrônica - as esponjas de silicone têm muitos usos! Além disso, sua biocompatibilidade as torna resistentes à esterilização.

A espuma de silicone e a areia combinadas podem ser facilmente moldadas em diferentes tamanhos e formas para uso em aplicações de móveis e design de interiores, incluindo fabricação de móveis e decoração de interiores. Devido às propriedades flexíveis desse produto, muitos fabricantes recorrem a essa opção versátil, que também vem em várias cores e materiais para combinar com qualquer esquema de decoração.

A alta abrasividade desse material também o torna ideal para lixamento. Tanto o uso úmido quanto o seco são aceitáveis; não há probabilidade de rachaduras, desgaste ou entupimento com poeira como nos métodos tradicionais de lixamento com lixa. Além disso, o lixamento com esponja produz muito menos poeira e é mais confortável para as mãos do que sua alternativa.

As propriedades exclusivas do carbeto de silício o tornam uma alternativa valiosa ao silício em aplicações eletrônicas. Como apresenta um bandgap mais alto do que o silício, o carbeto de silício pode suportar temperaturas e tensões mais altas sem se queimar, o que o torna adequado para dispositivos de energia que operam em frequências mais altas, como IGBTs e MOSFETs.

No entanto, quando impurezas como alumínio e boro são adicionadas, elas fazem com que ele se comporte mais como um semicondutor devido às regiões do tipo P e do tipo N causadas por essas impurezas; sob determinadas tensões ou intensidades de luz, ele pode conduzir eletricidade, dependendo dos níveis de tensão ou intensidade, e pode até mesmo conduzir eletricidade por curtos períodos em outras circunstâncias.

Resistência à umidade

O carbeto de silício é altamente resistente à água, o que o torna um material ideal para uso em condições úmidas, como carpintaria ou construção, onde a umidade poderia causar danos ou corrosão. Além disso, a condutividade térmica do carbeto de silício o torna um excelente material para transferência de calor e absorção de energia, além de ser forte e durável o suficiente para suportar temperaturas extremas ou estresse físico.

A força e a resiliência do carbeto de silício fazem dele uma excelente opção de material para uso em processos de corte, retificação e usinagem. Devido à sua dureza superior em comparação com materiais comuns, como alumínio e aço, o corte com carbeto de silício requer significativamente menos força ou força para produzir resultados do que com essas outras substâncias. Além disso, sua resistência a danos ou arranhões o torna uma escolha de material adequada para ferramentas que utilizam grãos abrasivos, como ferramentas ou lixas.

Esse material é extremamente resistente à corrosão e à ferrugem, o que o torna adequado para uso em vários ambientes. O uso marítimo faz sentido, pois ele pode suportar níveis de temperatura altos e baixos, bem como compostos químicos e ácidos, sem se deteriorar com o tempo. Além disso, sua durabilidade garante um serviço de longo prazo quando usado adequadamente.

As esponjas de carbeto de silício podem ser usadas em uma variedade de aplicações, incluindo produtos de consumo, isolamento e vedação. As esponjas de carbeto de silício são particularmente adequadas para os setores de processamento de alimentos, pois não são tóxicas e estão em conformidade com a FDA; além disso, são frequentemente utilizadas como vedações ou isolamento em sistemas de energia renovável e em aplicações de construção, devido à sua tolerância à temperatura, que vai do frio congelante ao calor fervente.

Resistência química

O carbeto de silício, mais comumente chamado de carborundum, é um incrível material cerâmico industrial que desempenha um papel essencial nos avanços tecnológicos modernos. Por ser um material inerte e quimicamente resistente, é capaz de suportar temperaturas extremas e abrasões.

O carbeto de silício obtém sua resistência de sua estrutura cristalina, composta por estruturas tetraédricas de silício e carbono firmemente unidas em uma estrutura de treliça interconectada. Como um dos materiais sintéticos mais duros e o segundo mineral mais resistente (depois do diamante), o carbeto de silício pode suportar cargas mecânicas extremamente altas sem sofrer danos; além disso, ele apresenta excelentes propriedades térmicas com um coeficiente de expansão térmica excepcionalmente baixo e propriedades superiores de dissipação de calor.

Adicione determinadas impurezas e dopantes e suas propriedades elétricas poderão ser alteradas de acordo. Os semicondutores do tipo P podem ser criados por dopagem com alumínio, boro ou gálio, enquanto os semicondutores do tipo N podem ser produzidos pela adição de dopantes de nitrogênio ou fósforo. Com sua condutividade elétrica forte, porém estável, e resistência à corrosão e a outras reações químicas, ele é o candidato ideal para aplicações de alto desempenho, como semicondutores e lâmpadas.

As esponjas de carbeto de silício têm várias aplicações nos setores automotivo e aeroespacial, como lonas de freio e engrenagens. Elas são altamente resistentes a altas temperaturas, atrito e amortecimento de ruídos, além de oferecerem excelentes propriedades de amortecimento de ruídos. Em projetos de construção, elas costumam servir como isolamento térmico e resistem a choques térmicos; o setor marítimo também as utiliza com boa resistência à intrusão de água salgada, exposição à radiação UV e temperaturas extremas; além disso, elas podem servir como elementos filtrantes em coletores de fumaça de óleo de motor a diesel para filtrar a fumaça e, como elementos não tóxicos em conformidade com a FDA, são adequados para operações de processamento e limpeza de alimentos.