Kas yra silicio karbidas?
Anglies ir silicio junginiai sudaro silicio karbidą arba SiC. Tai nauja medžiaga, naudojama puslaidininkiniuose įrenginiuose, kuri yra kieta puslaidininkinė kristalinė medžiaga. Dėl savo ypatingų savybių jis turi daug naudos. Pensilvanietis Edwardas Achesonas 1891 m. atrado silicio karbidą. Tai viena iš svarbiausių pramonėje naudojamų keraminių medžiagų. Jis buvo būtinas pramonės revoliucijai ir iki šiol plačiai naudojamas konstrukcinės keramikos, plieno priedų ir abrazyvų gamyboje.
Cheminės silicio karbido savybės – SiC
Silicio karbido kristalai sudaro tankiai supakuotą struktūrą su kovalentinėmis jungtimis tarp jų. Atomai yra suskirstyti į dvi pirmines koordinacines tetraedras, kuriose centrinis Si ir C atomas yra prijungtas prie keturių anglies ir keturių silicio atomų. Poliarinės struktūros susidaro sukraunant šias tetraedras ir sujungiant jas per jų kampus.
Politipai yra poliarinės struktūros, sudarytos iš sukrautų tetraedrinių vienetų, sujungtų kampais.
Didelis cheminis atsparumas: Dėl stipraus cheminio atsparumo silicio karbidas nėra lengvai ardomas korozinių dujų, rūgščių ar šarmų. Dėl savo savybių jis gali būti naudojamas priešiškoje cheminėje aplinkoje.
Geras atsparumas oksidacijai: Silicio karbidas yra naudingas tais atvejais, kai aukšta temperatūra ir oksidacija yra veiksnys dėl didelio atsparumo oksidacijai, dėl kurio jis gali toleruoti aukštą temperatūrą nepatirdamas didelio skilimo.
Inertiškas: Silicio karbidas nelengvai reaguoja su kitomis cheminėmis medžiagomis dėl savo cheminio inertiškumo. Tai naudinga programoms, kurioms reikia stabilių ir ne{1}}reaktyvių medžiagų dėl savo funkcijų.
Plačiajuostis tarpas: Energijos skirtumas tarp valentingumo ir laidumo juostų medžiagoje vadinamas plačiu juostos tarpu silicio karbide. Dėl šios savybės silicio karbidas gali pasižymėti puikiomis elektros izoliacinėmis savybėmis aukštesnėje temperatūroje, todėl jį galima naudoti didelės-galios ir aukštos temperatūros elektroniniuose įrenginiuose.
Puslaidininkio charakteristikos: Puslaidininkinė medžiaga, turinti ypatingų elektrinių savybių, yra silicio karbidas. Jo didelis elektronų mobilumas, didelis šilumos laidumas ir didelis gedimo elektrinio lauko intensyvumas. Dėl šių savybių jis tinka aukšto-dažnio ir galios elektronikos programoms.
Sintezė ir grynumas: silicio karbido sintezei paprastai naudojamas naftos koksas ir didelio{0}}grynumo kvarcinis smėlis. Pramonės šakose, kuriose veikimą gali paveikti net smulkūs teršalai, silicio karbido grynumas yra labai svarbus.
Silicio karbido pritaikymas
1. Galios elektronika: dėl didelio šilumos laidumo, stipraus elektrinio lauko stiprumo ir aukštoje temperatūroje veikiančių charakteristikų silicio karbidas dažnai naudojamas šioje pramonėje. Galios keitikliai, inverteriai, variklių pavaros ir aukštos{2}}įtampos nuolatinės srovės-nuolatinės srovės keitikliai yra keletas jo naudojimo būdų.
2. Automobilių pramonė: kadangi silicio karbidas gali atlaikyti aukštą temperatūrą ir įtampą, jis tampa vis populiaresnis automobilių sektoriuje. Jis naudojamas elektrinių transporto priemonių (EV) traukos keitikliuose, akumuliatorių įkrovikliuose ir galios elektronikoje. Palyginti su įprastais silicio{3}}pagrindo komponentais, silicio karbido-pagrindo komponentai gali padidinti efektyvumą, sumažinti dydį ir svorį.
3. Orlaiviai ir gynyba: Silicio karbidas naudojamas šiose srityse, kur būtini dideli galios ir temperatūros reikalavimai. Jis naudojamas radarų sistemose,{2}}aukštos temperatūros jutikliuose ir aviacijos energijos sistemose.
4. Pramoninis šildymas ir krosnys: Silicio karbidas gali būti naudojamas kaitinimo elementams, krosnims ir krosnių baldams kurti keramikos, stiklo, metalurgijos ir kitose pramonės šakose dėl didelio šilumos laidumo ir išskirtinio atsparumo šiluminiam smūgiui.
5. Abrazyvinis apdorojimas: Silicio karbidas gali būti naudojamas įvairiose abrazyvinio apdorojimo procedūrose dėl jo kietumo ir abrazyvinių savybių. Jis naudojamas švitriniam popieriui, smėliavimui, pjovimo įrankiams ir šlifavimo diskams gaminti.
6. Ugniai atsparios medžiagos: Silicio karbidas yra geras pasirinkimas ugniai atsparioms medžiagoms dėl aukštos lydymosi temperatūros ir cheminio stabilumo. Jis naudojamas aukštos- temperatūros operacijose, gaminant tiglius, krosnių baldus ir ugniai atsparius pamušalus.
7. Vandens valymas: filtravimas ir valymas yra silicio karbido membranos, kurios yra labai patvarios ir atsparios chemikalams.
8. Priedai ir dangos: Siekiant pagerinti įvairių medžiagų savybes, kaip priedą galima pridėti silicio karbido. Automobiliuose jis naudojamas kaip alyvos priedas, mažinantis harmoniką, teršalus ir trintį. Jis taip pat naudojamas dangose, siekiant užtikrinti atsparumą dilimui ir korozijai.
Silicio karbido gamybos procesas
Žaliavos: anglies mineralai, tokie kaip silicio dioksido smėlis, naftos koksas arba akmens anglių dervos pikis, yra pagrindinės žaliavos, naudojamos silicio karbido gamyboje. Šios medžiagos yra kruopščiai atrinktos ir apdorotos, kad būtų užtikrintas maksimalus grynumas ir nuoseklumas.
Maišymas ir formavimas: reikiamais kiekiais sumaišykite anglies turinčius ingredientus ir kvarcinį smėlį. Vėliau mišinys formuojamas įvairiais būdais, įskaitant presavimą, ekstruziją arba granuliavimą, į reikiamą formą, pavyzdžiui, blokus, plokštes ar miltelius.
Reakcija ir sintezė: Acheson arba pasipriešinimo krosnys paprastai naudojamos aukštos{0}}temperatūros reakcijos procesui, kurį atlieka gautas derinys. Taikant šią techniką, silicio karbidas susidaro, kai anglies elementai ir silicio dioksidas sąveikauja per karboterminę redukcijos reakciją. Siekiant užtikrinti tinkamą silicio karbido kristalų struktūrą ir grynumą, egzoterminės reakcijos metu temperatūra yra kruopščiai reguliuojama.
Smulkinimas ir šlifavimas: Silicio karbidas susmulkinamas ir sumalamas iki reikiamo dydžio dalelių po reakcijos proceso aušinimo. Šis etapas yra labai svarbus siekiant užtikrinti, kad gatavas produktas būtų tinkamų savybių ir būtų vienodas.
Valymas ir tobulinimas: Priklausomai nuo naudojimo, gali būti atliekamos papildomos valymo ir rafinavimo procedūros, siekiant pašalinti nešvarumus ir pagerinti silicio karbido kokybę. Tokie procesai kaip išplovimas rūgštimi, cheminis apdorojimas ir terminis apdorojimas yra šių fazių pavyzdžiai.
Formavimas ir apdaila: naudojant metodus, įskaitant pjovimą, šlifavimą, poliravimą ir ėsdinimą, grynas silicio karbidas gali būti toliau apdorojamas ir formuojamas į įvairias formas, įskaitant plokšteles, pluoštus ar komponentus. Šie procesai yra būtini norint gauti numatomo galutinio produkto matmenis, paviršiaus apdailą ir bendrą kokybę.
Populiarus Žymos: silicio karbido sic aukštos kokybės gamyba, Kinijos silicio karbido sic aukštos kokybės gamybos gamintojai, tiekėjai, gamykla
