Karbid krem\u00edka je jeden z najtvrd\u0161\u00edch zn\u00e1mych materi\u00e1lov, ktor\u00fd sa m\u00f4\u017ee pochv\u00e1li\u0165 tvrdos\u0165ou vy\u0161\u0161ou ako diamant. Okrem toho jeho mechanick\u00e9 vlastnosti zah\u0155\u0148aj\u00fa vynikaj\u00face hodnoty pevnosti v \u0165ahu a Youngovho modulu.<\/p>\n
Medzi elektrick\u00e9 vlastnosti graf\u00e9nu patr\u00ed vysok\u00e1 pohyblivos\u0165 nas\u00fdten\u00fdch elektr\u00f3nov a prierazn\u00fd odpor, v\u010faka \u010domu je vhodn\u00fd pre vysoko v\u00fdkonn\u00fa elektroniku, ako s\u00fa napr\u00edklad meni\u010de.<\/p>\n
Karbid krem\u00edka (SiC) je zliatina zlo\u017een\u00e1 z uhl\u00edka a krem\u00edka s kovalentnou v\u00e4zbou. SiC sa m\u00f4\u017ee vyr\u00e1ba\u0165 reakciou zmesi uhl\u00edka a oxidu kremi\u010dit\u00e9ho v elektrick\u00fdch odporov\u00fdch peciach pri teplot\u00e1ch v rozmedz\u00ed 1700 - 2500 stup\u0148ov C; vznik\u00e1 tak pevn\u00fd valcov\u00fd ingot zlo\u017een\u00fd z grafitu, alfa SiC, beta SiC materi\u00e1lu metalurgickej kvality, ako aj z nezreagovan\u00e9ho materi\u00e1lu na jeho vonkaj\u0161\u00edch povrchoch.<\/p>\n
SiC je \u017elt\u00e1 a\u017e zelen\u00e1 a\u017e modro\u010dierna kry\u0161talick\u00e1 forma s hustotou 3,21 g cm-3 a sublimuje pri 2700 stup\u0148och C; m\u00f4\u017ee sa rozp\u00fa\u0161\u0165a\u0165 aj v kvapaln\u00fdch z\u00e1sad\u00e1ch a roztokoch rozpustn\u00fdch v \u017eeleze.<\/p>\n
SiC je polykry\u0161talick\u00fd materi\u00e1l s premenlivou vn\u00fatornou mikro\u0161trukt\u00farou v z\u00e1vislosti od polykry\u0161talick\u00e9ho typu a sp\u00f4sobu vzniku, so \u0161irokou \u0161k\u00e1lou vlastnost\u00ed. Jeden z k\u013e\u00fa\u010dov\u00fdch rozdielov medzi polymorfmi a-SiC a b-SiC spo\u010d\u00edva v ich pr\u00edslu\u0161n\u00fdch kry\u0161t\u00e1lov\u00fdch s\u00fastav\u00e1ch: hexagon\u00e1lny wurtzit pre a-SiC, resp. romboedrick\u00fd karbid volfr\u00e1mu (WC) - hoci druh\u00fd menovan\u00fd m\u00e1 ni\u017e\u0161iu teplotu topenia 1875 stup\u0148ov C ako jeho n\u00e1protivok, \u010do z neho rob\u00ed popul\u00e1rnej\u0161iu vo\u013ebu medzi t\u00fdmito polymorfmi.<\/p>\n
Kry\u0161talick\u00fd SiC pozost\u00e1va z at\u00f3mov krem\u00edka a uhl\u00edka usporiadan\u00fdch v trojrozmernej mrie\u017ekovej \u0161trukt\u00fare, ktor\u00e1 vytv\u00e1ra kovalentn\u00e9 v\u00e4zby medzi vrstvami, v\u010faka \u010domu m\u00e1 tento materi\u00e1l vysok\u00e9 teploty tavenia a odolnos\u0165 vo\u010di vn\u00fatornej oxid\u00e1cii a z\u00e1rove\u0148 prispieva k jeho tvrdosti.<\/p>\n
Elektrick\u00e9 vlastnosti kry\u0161talick\u00e9ho SiC z\u00e1visia od jeho polytypu (kubick\u00fd, hexagon\u00e1lny alebo rombick\u00fd). Ka\u017ed\u00fd polytyp vykazuje charakteristick\u00e9 elektronick\u00e9 vlastnosti polovodi\u010da v d\u00f4sledku r\u00f4zneho usporiadania at\u00f3mov Si a uhl\u00edka v jeho kry\u0161t\u00e1lovej mrie\u017eke.<\/p>\n
V typickom v\u00fdrobnom procese sa \u010dist\u00fd SiC sublimuje pri vysokej teplote v atmosf\u00e9re arg\u00f3nu a potom sa kry\u0161talizuje na z\u00e1rodo\u010dn\u00fdch kry\u0161t\u00e1loch pomocou procesu spolo\u010dnosti Lely, \u010d\u00edm sa vytv\u00e1raj\u00fa monokry\u0161t\u00e1ly, ktor\u00e9 sa \u010falej sprac\u00favaj\u00fa pre aplik\u00e1cie v\u00fdkonovej elektroniky pomocou osved\u010den\u00fdch procesn\u00fdch stup\u0148ov.<\/p>\n
Tvrd\u00e9 vlastnosti karbidu krem\u00edka, odoln\u00e9 vo\u010di opotrebovaniu, z neho robia vynikaj\u00faci br\u00fasny materi\u00e1l v modernom lapid\u00e1riu. Okrem toho sa karbid krem\u00edka vyu\u017e\u00edva aj ako \u017eiaruvzdorn\u00fd vykladac\u00ed materi\u00e1l v priemyseln\u00fdch peciach, ako aj na v\u00fdrobu br\u00fasnych kot\u00fa\u010dov a rezn\u00fdch n\u00e1strojov.<\/p>\n
Mechanick\u00e9 vlastnosti SiC sa v\u00fdrazne l\u00ed\u0161ia v z\u00e1vislosti od procesov jeho tvarovania a vypa\u013eovania, ve\u013ekosti z\u0155n, \u010distoty, stechiometrie a \u0161trukt\u00fary p\u00f3rov v jeho zhutnenom telese. Teplota m\u00e1 obrovsk\u00fd vplyv na tieto vlastnosti, ktor\u00e9 sa m\u00f4\u017eu v\u00fdrazne l\u00ed\u0161i\u0165 aj medzi jednotliv\u00fdmi zdrojmi.<\/p>\n
Youngov modul pre hust\u00fd SiC je pribli\u017ene 400 - 450 GNm-2 pri 20 stup\u0148och C a 360 - 400 GNm-2 pri 1500 stup\u0148och C; jeho pevnos\u0165 v \u0161myku predstavuje polovicu tejto hodnoty; pevnos\u0165 v ohybe sa m\u00f4\u017ee pri tak\u00fdchto materi\u00e1loch \u0165a\u017eko mera\u0165; hodnoty uv\u00e1dzan\u00e9 v literat\u00fare sa pohybuj\u00fa v rozmedz\u00ed 500 - 660 MNm-2 pri 20 stup\u0148och C a pribli\u017ene 5000 - 6000 MNm-2 pri 1500 stup\u0148och C; odolnos\u0165 proti te\u010deniu je vynikaj\u00faca, zatia\u013e \u010do \u00farovne nap\u00e4tia v \u0165ahu musia zosta\u0165 na primeranej \u00farovni, aby sa zabr\u00e1nilo vzniku trhl\u00edn a lomov.<\/p>\n
Karbid krem\u00edka m\u00e1 schopnos\u0165 odol\u00e1va\u0165 vysok\u00fdm teplot\u00e1m a chemick\u00fdm reakci\u00e1m, \u010d\u00edm poskytuje ochranu pred degrad\u00e1ciou v drsn\u00fdch prostrediach. Tento krehk\u00fd a tvrd\u00fd materi\u00e1l v\u0161ak bohu\u017eia\u013e dosahuje pevnos\u0165 v \u0165ahu pri izbovej teplote pribli\u017ene 4 Pa (Engineering Property Data' 1979).<\/p>\n
SiC je zn\u00e1my svojou vynikaj\u00facou elektrickou vodivos\u0165ou a n\u00edzkym odporom, v\u010faka \u010domu je vhodn\u00fd pre aplik\u00e1cie v\u00fdkonovej a VF elektroniky, s n\u00edzkym odporom a vysokou nas\u00fdtenou pohyblivos\u0165ou elektr\u00f3nov, ktor\u00fa mo\u017eno ve\u013emi dobre vyu\u017ei\u0165. Okrem toho sa odolnos\u0165 SiC roz\u0161iruje na odolnos\u0165 vo\u010di \u017eiareniu a tepeln\u00fdm \u0161okom, ako aj na dlh\u00fa \u017eivotnos\u0165.<\/p>\n
V\u00fdrobcovia pou\u017e\u00edvaj\u00fa na v\u00fdrobu kubick\u00e9ho SiC r\u00f4zne postupy. Jedna z met\u00f3d zah\u0155\u0148a reak\u010dne viazan\u00fd SiC, ktor\u00fd sa vyr\u00e1ba zmie\u0161an\u00edm pr\u00e1\u0161kov\u00e9ho uhl\u00edka s plastifik\u00e1torom a vyp\u00e1len\u00edm; n\u00e1sledn\u00fdm nap\u00fa\u0161\u0165an\u00edm sa do neho m\u00f4\u017ee prid\u00e1va\u0165 plynn\u00fd krem\u00edk alebo roztaven\u00fd uhl\u00edk, aby sa vytvoril \u010fal\u0161\u00ed SiC. In\u00fd pr\u00edstup vyu\u017e\u00edva chemick\u00e9 naparovanie, pri ktorom plyny vstupuj\u00fa do v\u00e1kuovej komory pred nanesen\u00edm na substr\u00e1ty na rast; t\u00e1to technol\u00f3gia sa osved\u010dila v polovodi\u010dovom priemysle.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Silicon carbide is one of the hardest materials known, boasting a Mohs hardness greater than diamond. Furthermore, its mechanical properties include excellent tensile strength and Young’s modulus values. Electrical properties of graphene include high saturation electron mobility and voltage breakdown resistance, making it suitable for high performance electronics such as inverters. Chemical Composition Silicon carbide …<\/p>\n