Kiselkarbid Densitet

Endast slipmedel av diamant och kubisk bornitrid (B4C) är hårdare än SiC, vilket ger exceptionell styrka, hållbarhet och värmeledningsförmåga.

Kristallin fluorit bildar gula till gröna till blåsvarta skimrande kristaller som sublimerar vid 2700degC och avlagras på grafit vid lägre temperaturer med hjälp av Lelys metod.

Täthet

Kiselkarbid (SiC) är en exceptionellt hård, syntetiskt producerad kristallin förening av kisel och kol med en extremt hård Mohs-skala (9 på Mohs-skalan). Densiteten är 3,21 g cm-3 och sublimerar vid 2700 grader Celsius; färgerna varierar från gulgrönt till blåsvart med iriserande egenskaper; materialet har låg termisk expansion samtidigt som det är motståndskraftigt mot kemisk korrosion, oxidation och höga temperaturer.

Låg termisk expansion och styvhet gör borosilikatglas till ett idealiskt material för användning i applikationer som kräver tolerans mot utmanande miljöer som hög temperatur eller spänning, t.ex. industriell slipning, skärning och polering. Dessutom gör dess abrasiva egenskaper att det även är användbart i industriella slipapplikationer. Dessutom gör dess låga densitet och nötningsbeständighet att det lämpar sig för optiska komponenter i teleskopspeglar.

SiC är ett halvledarmaterial som tack vare sitt breda bandgap kan leda elektricitet i högre hastigheter och med större flexibilitet än vanliga kiselhalvledare, vilket gör det lämpligt för elektroniska enheter som förstärker, växlar eller omvandlar elektriska signaler.

Edward G. Acheson var den förste som på konstgjord väg framställde kiselkarbid 1891 genom att värma en blandning av lera och pulveriserad koks i en järnskål med en vanlig kolbåge, och överraskade sig själv med ljusgröna kristaller som satt fast på elektroden och kallade dem carburetum efter dess likhet med naturliga korundmineralformer av aluminiumoxid (korund). Achesons upptäckt replikerades oberoende i Frankrike av Henri Moissan 1905 - naturligt förekommande moissanitpärlor som finns i Canyon Diablo-meteoriter används ibland som ädelstenar.

Styrka

Kiselkarbid är en hård och spröd icke-oxidkeramik med utmärkta mekaniska egenskaper. Den tål höga temperaturer samtidigt som den är motståndskraftig mot syror, alkalier och smälta salter, vilket gör den lämplig för krävande applikationer som batterier. Dessutom har kiselkarbid en mycket låg termisk expansionskoefficient, är kemiskt inert och har utmärkta nötningsbeständighetsegenskaper.

Sedan 1893 har kiselkarbidpulver massproducerats som ett slipmedel för användning i slipskivor, skärverktyg och eldfasta material. Sintertekniken gör det möjligt att forma hårdare keramik som används i bilbromsar och kopplingar samt i skottsäkra västar; på samma sätt kan syntetiska moissanitstenar slipas ut med denna process och stora enkristaller odlas med Lely-metoden.

Den extrema styrkan uppnås genom bildandet av tetraedriska strukturer av kol och kisel som hålls samman med kovalenta bindningar i kristallgittret. Diamant är ett av de hårdaste naturliga ämnena och var det hårdaste syntetiska materialet fram till dess att bornitrid blev allmänt tillgängligt 1929; idag används det som primärt slipmedel i både sandpapper och slipskivor.

Sintrad kiselkarbid (SiC) framställs genom en reaktion mellan smält kisel och kol vid extremt höga temperaturer, med tillsats av dopningsmedel som kväve eller fosfor. För ytterligare dopning används applikationer som aluminium, gallium och bor.

Styvhet

Kiselkarbidens styvhet gör den idealisk för många höghållfasta applikationer, inklusive motståndskraft mot termisk chock. Dessutom är kiselkarbid motståndskraftigt mot syror och alkalier för användning i tuffa kemiska miljöer.

Kiselkarbid framstår som ett särskilt mångsidigt material på grund av sin hållbarhet, men en annan fördel är att det kan fungera som en halvledare när det dopas med vissa föroreningar. Aluminium-, bor- och galliumdopningsmedel blir halvledare av p-typ medan kväve- och fosfordopning ger en halvledare av n-typ.

Halvledare av kiselkarbid har breda bandgap som gör att de kan transportera elektrisk energi mer effektivt än konventionella halvledare, vilket gör dem särskilt lämpliga för högfrekvens-/spänningsenheter som kraftelektronik som används i elfordon och kraftverk.

Kiselkarbid är en avancerad teknisk keram som består av kisel och kol, som är bundna till varandra genom starka kovalenta bindningar och bildar en hexagonal struktur. Som ett avancerat tekniskt material med överlägsna mekaniska och isolerande egenskaper kan det tillverkas i olika former och storlekar för att möta olika applikationer - till och med skottsäkert pansar! På grund av dess hårda natur kan kulor inte tränga igenom ytan. Materialet har dessutom utmärkta chockresistenta egenskaper, är obrännbart och reagerar inte snabbt med luft- eller vattenmolekyler.

Termisk konduktivitet

Kiselkarbidens utmärkta värmeledningsförmåga och låga värmeutvidgning gör det till ett utmärkt material för värmeavledningsapplikationer, inklusive plötsliga temperaturskiftningar. Dessutom gör den låga smältpunkten att materialet tål höga temperaturer utan att deformeras eller genomgå kemiska reaktioner - två egenskaper som gör det till ett utmärkt materialval.

Kiselkarbid är en hård, icke brännbar keramik med ett utseende som sträcker sig från gulgrönt till blåsvart som är obrännbar och olöslig i vatten. Den kan dock dispergeras genom alkalier (NaOH och KOH) och smälta salter vid temperaturer högre än 2350degC innan den reagerar med klor vid höga temperaturer och bildar kiseldioxid.

Ceria har en attraktiv tätpackad struktur som består av två primära koordinationstetraeder som består av kol- och kiselatomer som är bundna till varandra i nära anslutning till varandra. Var och en av de primära koordinationstetraederna länkar till fyra närmaste grannar för att bilda polytypstrukturer som kallas polytyper som staplas på olika sätt för att bilda olika kristallstrukturer med distinkta egenskaper.

Kiselkarbid (SiC) förekommer oftast som en legering med zinkbländande kristallstruktur liknande Wurtzite; b-SiC med motsvarande zinkbländande struktur har dock börjat vinna mark på marknaden. När man väljer SiC för en applikation är det viktigt att välja en lämplig kvalitet baserat på avsedd applikation och kvalitetens tillgänglighet.