Silisyum Karbür Yoğunluğu

Sadece elmas ve kübik bor nitrür (B4C) aşındırıcılar SiC'den daha serttir ve olağanüstü güç, dayanıklılık ve termal iletkenlik özellikleri sağlar.

Kristalin florit, 2700 derece sıcaklıkta yücelen ve Lely'nin yöntemini kullanarak daha düşük sıcaklıklarda grafit üzerinde biriken sarıdan yeşile ve mavimsi-siyah yanardöner kristaller oluşturur.

Yoğunluk

Silisyum karbür (SiC), son derece sert, sentetik olarak üretilen, Mohs ölçeğine göre son derece sert (Mohs ölçeğinde 9) bir silikon ve karbon kristal bileşiğidir. Yoğunluğu 3,21 g cm-3'tür ve 2700 degC'de süblimleşir; renkleri sarı-yeşilden yanardöner özelliklere sahip mavimsi siyaha kadar değişir; bu malzeme kimyasal korozyona, oksidasyona ve yüksek sıcaklıklara karşı dirençli kalırken düşük termal genleşme sergiler.

Düşük termal genleşme ve sertlik, borosilikat camı endüstriyel taşlama, kesme ve parlatma uygulamaları gibi yüksek sıcaklık veya voltaj gibi zorlu ortamlara tolerans gerektiren uygulamalarda kullanım için ideal bir malzeme haline getirir. Ayrıca, aşındırıcı özellikleri onu endüstriyel taşlama uygulamalarında da kullanışlı hale getirir. Ayrıca, düşük yoğunluğu ve aşınma direnci onu teleskop aynalarındaki optik bileşenler için uygun hale getirir.

Yarı iletken bir malzeme olarak SiC'nin geniş bant aralığı, elektriği standart silikon yarı iletkenlerden daha yüksek hızlarda ve daha fazla esneklikle iletmesini sağlayarak elektrik sinyallerini yükselten, değiştiren veya dönüştüren elektronik cihazlar için uygun hale getirir.

Edward G. Acheson, 1891 yılında sıradan bir karbon ark ışığı ile demir bir kapta kil ve toz kok karışımını ısıtarak yapay olarak silisyum karbür üreten ilk kişi olmuş, elektroduna bağlı parlak yeşil kristallerle kendisini şaşırtmış ve Alümina'nın (korundum) doğal korundum mineral formlarına benzerliğinden dolayı bunlara karbüretum adını vermiştir. Acheson'un keşfi 1905 yılında Henri Moissan tarafından Fransa'da bağımsız olarak tekrarlanmıştır - Canyon Diablo meteoritlerinde bulunan doğal moissanit taşları bazen değerli taş olarak kullanılmaktadır.

Güç

Silisyum karbür, mükemmel mekanik özelliklere sahip sert ve kırılgan bir oksit olmayan seramiktir. Asit, alkaliler ve erimiş tuzlara karşı dirençli kalırken yüksek sıcaklıklara dayanabilir; bu da onu piller gibi zorlu uygulamalar için uygun hale getirir. Ayrıca, silisyum karbür çok düşük bir termal genleşme katsayısına sahiptir; kimyasal olarak inerttir; ve mükemmel aşınma direnci özelliklerine sahiptir.

Silisyum karbür tozu 1893'ten beri taşlama taşlarında, kesici aletlerde ve refrakter malzemelerde kullanılmak üzere aşındırıcı olarak seri şekilde üretilmektedir. Sinterleme teknolojisi, araba frenleri ve debriyajların yanı sıra kurşun geçirmez yelek plakalarında kullanılan daha sert seramikler oluşturmasını sağlar; benzer şekilde sentetik mozanit taşları bu işlem kullanılarak kesilebilir ve büyük tek kristaller Lely yöntemi kullanılarak büyütülebilir.

Aşırı mukavemetinin nedeni, kristal kafesinde kovalent bağlarla bir arada tutulan karbon ve silikonun tetrahedral yapılarının oluşmasıdır. Elmas en sert doğal maddelerden biridir ve bor nitrür 1929'da yaygın olarak bulunana kadar en sert sentetik malzemeydi; bugün hem zımpara kağıdı hem de taşlama taşlarında birincil aşındırıcı olarak hizmet vermektedir.

Sinterlenmiş silisyum karbür (SiC), erimiş silisyum ve karbonun aşırı yüksek sıcaklıklarda reaksiyona girmesi ve azot veya fosfor gibi ilave katkı maddeleri ile üretilir. Alüminyum galyum bor gibi daha ileri katkılama uygulamaları için.

Sertlik

Silisyum karbürün sertliği, onu termal şok direnci de dahil olmak üzere birçok yüksek mukavemetli uygulama için ideal hale getirir. Ayrıca silisyum karbür, zorlu kimyasal ortamlarda kullanım için asitlere ve alkalilere karşı dayanıklıdır.

Silisyum karbür, dayanıklılığı nedeniyle özellikle çok yönlü bir malzeme olarak öne çıkmaktadır, ancak sahip olduğu bir diğer avantaj, belirli safsızlıklarla katkılandığında yarı iletken olarak işlev görebilmesidir. Alüminyum, bor ve galyum katkı maddeleri p-tipi yarı iletkenler haline gelirken, azot ve fosfor katkısı n-tipi bir yarı iletken üretir.

Silisyum karbür yarı iletkenler, elektrik enerjisini geleneksel yarı iletkenlerden daha verimli bir şekilde taşımalarını sağlayan geniş bant aralıklarına sahiptir, bu da onları elektrikli araçlarda ve elektrik santrallerinde kullanılan güç elektroniği gibi yüksek frekanslı / voltajlı cihazlar için özellikle uygun hale getirir.

Silisyum Karbür, altıgen bir yapı oluşturmak için güçlü kovalent bağlarla birbirine bağlanmış silikon ve karbondan oluşan gelişmiş bir teknik seramiktir. Üstün mekanik ve yalıtım özelliklerine sahip gelişmiş bir teknik malzeme olarak, çeşitli uygulamaları karşılamak için çeşitli şekil ve boyutlarda üretilebilir - kurşun geçirmez zırh bile! Sert yapısı nedeniyle mermiler yüzeyine nüfuz edemez. Ayrıca, bu malzeme hava veya su molekülleri ile hızlı reaksiyona girmeyen, yanıcı olmayan, mükemmel şok-esnek niteliklere sahiptir.

Termal İletkenlik

Silisyum karbürün mükemmel termal iletkenliği ve düşük termal genleşme özellikleri, onu ani sıcaklık değişimleri de dahil olmak üzere ısı dağıtma uygulamaları için mükemmel bir malzeme haline getirir. Ayrıca, düşük erime noktası deforme olmadan veya kimyasal reaksiyonlara maruz kalmadan yüksek sıcaklıklara dayanmasını sağlar - bu iki özellik onu mükemmel bir malzeme seçimi haline getirir.

Silisyum Karbür, sarımsı yeşilden mavimsi siyaha kadar değişen bir görünüme sahip, yanmayan ve suda çözünmeyen sert bir seramiktir. Bununla birlikte, silikon dioksit oluşturmak için yüksek sıcaklıklarda klor ile reaksiyona girmeden önce alkaliler (NaOH ve KOH) ve 2350 ° C'den yüksek sıcaklıklarda erimiş tuzlar yoluyla dağıtılabilir.

Ceria, yakın mesafede birbirine bağlanmış karbon ve silikon atomlarından oluşan iki birincil koordinasyon tetrahedrasından oluşan çekici bir yakın paket yapısına sahiptir. Birincil koordinasyon tetrahedralarının her biri, farklı özelliklere sahip farklı kristal yapıları oluşturmak için farklı şekillerde istiflenen politipler olarak bilinen çok tipli yapılar oluşturmak için en yakın dört komşuya bağlanır.

Silisyum karbür (SiC) en sık Wurtzite'e benzer çinko blende kristal yapısına sahip bir alaşım olarak görülür; ancak eşdeğer bir çinko blende yapısına sahip b-SiC piyasada zemin kazanmaya başlamıştır. Herhangi bir uygulama için SiC seçerken, amaçlanan uygulamaya ve kalite mevcudiyetine göre uygun bir kalite seçmek çok önemlidir.