Karbid krem\u00edka je jeden z najtvrd\u0161\u00edch syntetick\u00fdch materi\u00e1lov, druh\u00fd najtvrd\u0161\u00ed po diamante. V\u010faka svojej neuverite\u013enej tvrdosti sl\u00fa\u017ei karbid krem\u00edka ako z\u00e1klad keramick\u00fdch komponentov s dlhou \u017eivotnos\u0165ou, ktor\u00e9 sa pou\u017e\u00edvaj\u00fa v automobilov\u00fdch brzd\u00e1ch a spojk\u00e1ch, ako aj v nepriestreln\u00fdch vest\u00e1ch.<\/p>\n
Edward Acheson prv\u00fdkr\u00e1t syntetizoval umel\u00fd graf\u00e9n v roku 1891 pomocou uhl\u00edka a kremi\u010dit\u00e9ho piesku v elektrickej grafitovej peci. Pr\u00edrodn\u00e9 exempl\u00e1re sa nach\u00e1dzaj\u00fa aj v meteorite Canyon Diablo ako prieh\u013eadn\u00e9 miner\u00e1ly moissanitu.<\/p>\n
Karbid krem\u00edka (SiC), prv\u00fdkr\u00e1t umelo syntetizovan\u00fd v roku 1891 Edwardom Achesonom z Pensylv\u00e1nie, sa u\u017e dlho pou\u017e\u00edva ako priemyseln\u00e9 abraz\u00edvum a kon\u0161truk\u010dn\u00fd keramick\u00fd materi\u00e1l. SiC sa osved\u010dil najm\u00e4 ako antiadh\u00e9zna zl\u00fa\u010denina s vynikaj\u00facou odolnos\u0165ou proti opotrebovaniu, preto nach\u00e1dza \u0161irok\u00e9 uplatnenie ako priemyseln\u00e9 abraz\u00edvum aj v kon\u0161truk\u010dnej keramike. Pevne kovalentne viazan\u00e9 at\u00f3my SiC vytv\u00e1raj\u00fa ve\u013emi siln\u00e9 kovalentn\u00e9 v\u00e4zby (energia v\u00e4zby = 4,6 eV), ktor\u00e9 poskytuj\u00fa uplatnenie najm\u00e4 v drsn\u00fdch prostrediach; tieto kovalentn\u00e9 v\u00e4zby navy\u0161e vytv\u00e1raj\u00fa siln\u00e9 tetraedrick\u00e9 v\u00e4zby zdie\u013ean\u00edm elektr\u00f3nov\u00fdch p\u00e1rov z hybridn\u00fdch orbit\u00e1lov sp3; tieto siln\u00e9 v\u00e4zby medzi jeho rohmi vytv\u00e1raj\u00fa pol\u00e1rne \u00fatvary v jeho \u0161trukt\u00fare, ktor\u00e9 robia tento materi\u00e1l.<\/p>\n
Karbid krem\u00edka m\u00e1 mnoho r\u00f4znych foriem, zn\u00e1mych ako polytypy. Ka\u017ed\u00fd z nich m\u00e1 jedine\u010dn\u00e9 chemick\u00e9 zlo\u017eenie a tvorbu tetraedrick\u00e9ho usporiadania v\u00e4zieb medzi at\u00f3mami krem\u00edka a uhl\u00edka, \u010do d\u00e1va materi\u00e1lu jedine\u010dn\u00e9 vlastnosti.<\/p>\n
Hlavn\u00e1 mikro\u0161trukt\u00fara karbidu krem\u00edka sa men\u00ed s poklesom teploty po\u010das tuhnutia. Pri vy\u0161\u0161\u00edch teplot\u00e1ch sa jeho tetraedrick\u00e1 \u0161trukt\u00fara sp3 men\u00ed na plan\u00e1rnu sp2, \u010do je sp\u00f4soben\u00e9 krat\u0161\u00edmi d\u013a\u017ekami v\u00e4zieb Si-C ako vzdialenos\u0165 C-Si v objemovom SiC.<\/p>\n
Karbid krem\u00edka obsahuje polytypy - kry\u0161t\u00e1lov\u00e9 \u0161trukt\u00fary, ktor\u00e9 sa objavuj\u00fa v r\u00f4znych pomeroch po\u010das rastu materi\u00e1lu - ktor\u00e9 maj\u00fa odli\u0161n\u00e9 vlastnosti, ktor\u00e9 m\u00f4\u017eu zmeni\u0165 v\u00fdkon elektronick\u00fdch zariaden\u00ed. Medzi be\u017en\u00e9 polytypy SiC patria 4H a 6H, ktor\u00e9 maj\u00fa mnohostrann\u00e9 vyu\u017eitie v mnoh\u00fdch aplik\u00e1ci\u00e1ch, napr\u00edklad v polovodi\u010dov\u00fdch zariadeniach.<\/p>\n
Existuj\u00fa nota\u010dn\u00e9 sch\u00e9my na opis kry\u0161t\u00e1lovej \u0161trukt\u00fary polytypov, pri\u010dom Ramsdellova not\u00e1cia je jednou z tak\u00fdchto sch\u00e9m, ktor\u00e1 ju identifikuje pod\u013ea opakovania vrstiev a kry\u0161t\u00e1lovej symetrie - to umo\u017e\u0148uje kompaktn\u00fd, ale informat\u00edvny opis bez toho, aby sa prezradili jej vn\u00fatorn\u00e9 at\u00f3mov\u00e9 \u0161trukt\u00fary. \u010eal\u0161\u00edm pozoruhodn\u00fdm syst\u00e9mom z\u00e1pisu je Zihl-Nelsonova symbolick\u00e1 not\u00e1cia, ktor\u00e1 identifikuje svoje zlo\u017eky polytypy na z\u00e1klade postupnosti stohovania.<\/p>\n
Karbid krem\u00edka obsahuje mno\u017estvo polytypov, z ktor\u00fdch s\u00fa pre technologick\u00e9 aplik\u00e1cie zauj\u00edmav\u00e9 len \u0161tyri hexagon\u00e1lne a \u0161es\u0165 romboedrick\u00fdch (dvojvrstvov\u00e1 periodicita ABAB s hexagon\u00e1lnou symetriou charakterizuje 2H-SiC; ostatn\u00e9 nekub\u00edkov\u00e9 polytypy sa m\u00f4\u017eu ozna\u010dova\u0165 p\u00edsmenom H, zatia\u013e \u010do tie, ktor\u00e9 maj\u00fa zmie\u0161an\u00fa kubick\u00fa a romboedrick\u00fa symetriu, m\u00f4\u017eu namiesto toho pou\u017e\u00edva\u0165 p\u00edsmen\u00e1 a \u010d\u00edslice, napr\u00edklad 15R-SiC).<\/p>\n
Karbid krem\u00edka kry\u0161talizuje v intenz\u00edvne uzavretej \u0161trukt\u00fare, pri\u010dom ka\u017ed\u00e1 vrstva je kovalentne viazan\u00e1 na susedn\u00e9 vrstvy a vytv\u00e1ra zlo\u017eit\u00fa tetraedrick\u00fa sie\u0165 od wurtzitu (wurtz) a\u017e po zinok-blende (4H-SiC). Ka\u017ed\u00fd polytyp mo\u017eno identifikova\u0165 pod\u013ea \u0161pecifickej postupnosti stohovania at\u00f3mov Si a C - ke\u010f\u017ee bo\u010dn\u00e9 transl\u00e1cie a rot\u00e1cie by neboli energeticky uskuto\u010dnite\u013en\u00e9, vrstvy sa \u010dasom dezorganizuj\u00fa a ved\u00fa k r\u00f4znym \u0161trukt\u00faram.<\/p>\n
Kry\u0161talografick\u00e9 \u0161trukt\u00fary mo\u017eno op\u00edsa\u0165 pomocou ich symetrie definovanej usporiadan\u00edm at\u00f3mov a d\u013a\u017ekou, \u0161\u00edrkou a uhlami hlavn\u00fdch os\u00ed jednotkovej bunky. At\u00f3my v ka\u017edej jednotkovej bunke s\u00fa usporiadan\u00e9 pod\u013ea chemick\u00fdch a geometrick\u00fdch vlastnost\u00ed - najm\u00e4 v pr\u00edpade polytypov krem\u00edka a uhl\u00edka, ako je polytyp 4H-SiC, m\u00e1 ich usporiadanie vysok\u00fa symetriu.<\/p>\n
Vysoko kry\u0161talick\u00e1 \u0161trukt\u00fara karbidu krem\u00edka ho rob\u00ed vysoko odoln\u00fdm vo\u010di chemick\u00fdm vplyvom, v\u010faka \u010domu je vhodn\u00fd pre aplik\u00e1cie v\u00fdkonovej elektroniky, v ktor\u00fdch je potrebn\u00e9 tolerova\u0165 vysok\u00e9 teploty. SiC sa v s\u00fa\u010dasnosti te\u0161\u00ed neb\u00fdval\u00e9mu n\u00e1rastu popularity v oblasti v\u00fdkonovej elektroniky v\u010faka svojim v\u00fdnimo\u010dn\u00fdm fyzik\u00e1lnym a elektronick\u00fdm vlastnostiam - jeho odolnos\u0165 vo\u010di vysok\u00fdm teplot\u00e1m ho rob\u00ed obzvl\u00e1\u0161\u0165 u\u017eito\u010dn\u00fdm ako alternat\u00edvny materi\u00e1l pre polovodi\u010de a oxidov\u00fa keramiku, ktor\u00e9 \u010dasto nemaj\u00fa dostato\u010dn\u00fa odolnos\u0165 vo\u010di vysok\u00fdm teplot\u00e1m. K dispoz\u00edcii s\u00fa r\u00f4zne polymorfn\u00e9 kry\u0161talick\u00e9 \u0161trukt\u00fary (4H-SiC je obzvl\u00e1\u0161\u0165 vhodn\u00fd pre aplik\u00e1cie s vysok\u00fdm v\u00fdkonom).<\/p>\n
Karbid krem\u00edka, ozna\u010dovan\u00fd aj ako karborundum, je extr\u00e9mne tvrd\u00fd a krehk\u00fd materi\u00e1l s mnoh\u00fdmi mo\u017enos\u0165ami vyu\u017eitia. Medzi be\u017en\u00e9 pr\u00edklady patria br\u00fasiv\u00e1 a rezn\u00e9 n\u00e1stroje; kon\u0161truk\u010dn\u00e9 materi\u00e1ly (nepriestreln\u00e9 vesty a kompozitn\u00e9 panciere); brzdov\u00e9 kot\u00fa\u010de automobilov; bleskozvody; materi\u00e1l zrkadiel bleskozvodov v teleskopoch; ako aj materi\u00e1l zrkadiel pou\u017e\u00edvan\u00fd ako zrkadlov\u00fd materi\u00e1l. V\u010faka vysok\u00e9mu bodu topenia, n\u00edzkej hustote a sublima\u010dn\u00fdm teplotn\u00fdm vlastnostiam je vynikaj\u00facou vo\u013ebou pre mnoh\u00e9 oper\u00e1cie pri vysok\u00fdch teplot\u00e1ch, ako s\u00fa napr\u00edklad brzdov\u00e9 kot\u00fa\u010de automobilov alebo zrkadlov\u00fd materi\u00e1l pou\u017e\u00edvan\u00fd ako zrkadlov\u00fd materi\u00e1l v teleskopoch.<\/p>\n
Krem\u00edk a uhl\u00edk v karbide krem\u00edka s\u00fa spojen\u00e9 kovalentn\u00fdmi v\u00e4zbami. Ich elektr\u00f3nov\u00e9 p\u00e1ry sa delia v hybridn\u00fdch orbit\u00e1loch sp3 a vytv\u00e1raj\u00fa ve\u013emi siln\u00e9 tetraedrick\u00e9 kovalentn\u00e9 v\u00e4zby, ktor\u00e9 d\u00e1vaj\u00fa karbidu krem\u00edka jeho jedine\u010dn\u00e9 a \u017eiaduce vlastnosti.<\/p>\n
Karbid krem\u00edka sa od krem\u00edka l\u00ed\u0161i t\u00fdm, \u017ee jeho p\u00e1sov\u00e1 medzera je \u0161ir\u0161ia, \u010do mu umo\u017e\u0148uje odol\u00e1va\u0165 vy\u0161\u0161\u00edm elektrick\u00fdm poliam a pracova\u0165 pri vy\u0161\u0161\u00edch r\u00fdchlostiach. V\u010faka svojim elektrick\u00fdm vlastnostiam je preto nepostr\u00e1date\u013en\u00fdm komponentom pre zariadenia v\u00fdkonovej elektroniky v n\u00e1ro\u010dn\u00fdch podmienkach, najm\u00e4 pre syst\u00e9my konverzie energie.<\/p>\n
Vysok\u00fd bod topenia, n\u00edzka hustota, vysok\u00e1 teplota sublim\u00e1cie a vynikaj\u00faca tepeln\u00e1 vodivos\u0165 - to v\u0161etko dohromady rob\u00ed z uhl\u00edkov\u00fdch vl\u00e1kien neocenite\u013en\u00fd doplnok v mnoh\u00fdch r\u00f4znych aplik\u00e1ci\u00e1ch. Je vysoko odoln\u00e9 vo\u010di kor\u00f3zii, zatia\u013e \u010do jeho chemick\u00e1 stabilita mu umo\u017e\u0148uje zn\u00e1\u0161a\u0165 vysok\u00e9 teploty pri dlhodobom pou\u017e\u00edvan\u00ed; okrem toho jeho vynikaj\u00faca tepeln\u00e1 \u00fa\u010dinnos\u0165 r\u00fdchlo a \u00fa\u010dinne odv\u00e1dza trecie teplo.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Karbid krem\u00edka je jeden z najtvrd\u0161\u00edch syntetick\u00fdch materi\u00e1lov, druh\u00fd najtvrd\u0161\u00ed po diamante. V\u010faka svojej neuverite\u013enej tvrdosti sl\u00fa\u017ei karbid krem\u00edka ako z\u00e1klad keramick\u00fdch komponentov s dlhou \u017eivotnos\u0165ou, ktor\u00e9 sa pou\u017e\u00edvaj\u00fa v automobilov\u00fdch brzd\u00e1ch a spojk\u00e1ch, ako aj v nepriestreln\u00fdch vest\u00e1ch. Edward Acheson prv\u00fdkr\u00e1t syntetizoval umel\u00fd graf\u00e9n v roku 1891 pomocou uhl\u00edka a kremi\u010dit\u00e9ho piesku skombinovan\u00fdch v ...<\/p>\n