Що таке карбід кремнію?
Вуглець і кремній поєднуються, утворюючи карбід кремнію або SiC. Це новий матеріал, який використовується в напівпровідникових пристроях і є твердим напівпровідниковим кристалічним матеріалом. Завдяки своїм особливим якостям він має багато застосувань. Пенсильванець Едвард Ачесон відкрив карбід кремнію в 1891 році. Це один з найважливіших керамічних матеріалів, що використовуються в промисловості. Він був важливим для промислової революції і все ще широко використовується сьогодні в конструкційній кераміці, сталевих добавках і абразивах.
Хімічні властивості карбіду кремнію – SiC
Кристали карбіду кремнію утворюють щільну структуру з ковалентними зв'язками між ними. Атоми організовані таким чином, щоб створити два первинних координаційних тетраедра, де центральний атом Si та C з’єднаний з чотирма атомами вуглецю та чотирма атомами кремнію. Полярні структури утворюються шляхом складання цих тетраедрів і з’єднання їх кутами.
Політипи — це полярні структури, що складаються з тетраедричних одиниць, з’єднаних своїми кутами.
Висока хімічна стійкість: завдяки сильній хімічній стійкості карбід кремнію нелегко руйнується корозійними газами, кислотами чи лугами. Завдяки своїм властивостям його можна використовувати в агресивних хімічних умовах.
Хороша стійкість до окислення: карбід кремнію корисний у застосуваннях, де вплив високих температур і окислення є фактором через його високу стійкість до окислення, що дозволяє йому витримувати високі температури без значного погіршення якості.
Інертний: карбід кремнію важко реагує з іншими хімічними речовинами через свою хімічну інертність. Завдяки своїм властивостям це корисно в програмах, які вимагають стабільних і -реакційноздатних матеріалів.
Широкосмугова заборонена зона: різницю в енергіях між валентною зоною та зоною провідності в матеріалі називають широкою забороненою зоною в карбіді кремнію. Завдяки цій властивості карбід кремнію може демонструвати чудові електроізоляційні якості за підвищених температур, що робить його придатним для використання в електронних пристроях із високою-потужністю та-температурою.
Характеристики напівпровідника: Напівпровідниковий матеріал із особливими електричними властивостями — карбід кремнію. Присутні висока рухливість електронів, висока теплопровідність і висока напруженість електричного поля пробою. Завдяки цим характеристикам він підходить для-високочастотної та силової електроніки.
Синтез і чистота: для синтезу карбіду кремнію зазвичай використовуються нафтовий кокс і кварцовий пісок високої{0}}чистоти. У галузях промисловості, де на продуктивність можуть вплинути навіть найменші забруднення, чистота карбіду кремнію має вирішальне значення.
Застосування карбіду кремнію
1. Силова електроніка: через високу теплопровідність, сильну напруженість електричного поля пробою та робочі характеристики при високих температурах карбід кремнію часто використовується в цій галузі. Перетворювачі електроенергії, інвертори, моторні приводи та високо{2}}перетворювачі постійного струму-постійного струму — це лише деякі з його застосувань.
2. Автомобільна промисловість: оскільки карбід кремнію може витримувати високі температури та напругу, він стає все більш популярним в автомобільному секторі. Він використовується в тягових інверторах, зарядних пристроях для акумуляторів і силовій електроніці для електромобілів (EV). У порівнянні зі звичайними компонентами на основі-кремнію, компоненти на основі-карбіду кремнію можуть підвищити ефективність, зменшити розмір і вагу.
3. Аерокосмічна промисловість і оборона: карбід кремнію знаходить застосування в цих сферах, де необхідні високі вимоги до потужності та температури. Він використовується в радіолокаційних системах, високо-температурних датчиках і авіаційних енергетичних системах.
4. Промислове опалення та печі: карбід кремнію можна використовувати для створення нагрівальних елементів, печей та меблів для печей у керамічній, скляній, металургійній та інших галузях промисловості завдяки його високій теплопровідності та винятковій стійкості до термічного удару.
5. Абразивна обробка: карбід кремнію можна використовувати в різних процедурах абразивної обробки завдяки своїй твердості та абразивним якостям. Він використовується в наждачному папері, піскоструминній обробці, ріжучих інструментах і шліфувальних кругах.
6. Вогнетривкі матеріали: карбід кремнію є хорошим вибором для вогнетривких застосувань через його високу температуру плавлення та хімічну стабільність. Його використовують у високотемпературних-операціях для виробництва тиглів, меблів для печей і вогнетривкої футеровки.
7. Очищення води: для фільтрації та очищення використовуються мембрани з карбіду кремнію, які є дуже міцними та стійкими до хімічних речовин.
8. Добавки та покриття: для покращення якості різних матеріалів можна додавати карбід кремнію як добавку. В автомобільній промисловості його використовують як добавку до нижчих гармонік, забруднюючих речовин і тертя. Він також використовується в покриттях для забезпечення стійкості до зносу та корозії.
Процес виробництва карбіду кремнію
Сировина. Основною сировиною, яка використовується для виробництва карбіду кремнію, є вуглецеві мінерали, такі як кварцевий пісок, нафтовий кокс або кам’яновугільний пек. Ці матеріали ретельно відбираються та обробляються для забезпечення максимальної чистоти та консистенції.
Змішування та формування: з’єднайте вугільні інгредієнти та кварцевий пісок у необхідних кількостях. Згодом суміші формують за допомогою різноманітних методів, включаючи пресування, екструзію або гранулювання, у потрібну форму, таку як блоки, плити або порошки.
Реакція та синтез: печі Ачесона або печі опору зазвичай використовуються для процесу високотемпературної-реакції, через який проходить отримана комбінація. У цій техніці карбід кремнію утворюється, коли вуглецеві елементи та діоксид кремнію взаємодіють через карботермічну реакцію відновлення. Щоб гарантувати відповідну кристалічну структуру та чистоту карбіду кремнію, під час екзотермічної реакції температура ретельно регулюється.
Дроблення та подрібнення: Карбід кремнію подрібнюється та подрібнюється до необхідного розміру частинок після охолодження в процесі реакції. Цей етап має вирішальне значення для того, щоб готовий продукт мав належні якості та був однорідним.
Очищення та рафінування: Залежно від застосування можуть бути проведені процедури подальшого очищення та рафінування для усунення домішок та підвищення якості карбіду кремнію. Прикладами цих фаз є такі процеси, як кислотне вилуговування, хімічна обробка та термічна обробка.
Формування та обробка: за допомогою методів, включаючи різання, шліфування, полірування та травлення, чистий карбід кремнію можна додатково обробити та сформувати в різноманітні форми, включаючи пластини, волокна або компоненти. Ці процеси необхідні для отримання запланованих розмірів кінцевого продукту, обробки поверхні та загальної якості.
Популярні Мітки: високоякісне виробництво карбіду кремнію sic, Китай високоякісне виробництво карбіду кремнію sic виробники, постачальники, фабрика
