- מבנה כימי
- נכסים
- נכסים כלליים
- מסה מולארית
- מראה חיצוני
- צְפִיפוּת
- נקודת המסה
- מדד שבירה
- קריסטלים
- קַשִׁיוּת
- עמידות לחומרים כימיים
- תכונות תרמיות
- תכונות מכאניות
- נכסים
- יישומים
- כחומר שוחק
- בצורה של קרמיקה מובנית
- שימושים אחרים
- הפניות
סיליקון קרביד הוא קוולנטי מוצק המורכב פחמן וסיליקון. זה קשה מאוד עם ערך של 9.0 עד 10 בסולם מוהס, והנוסחה הכימית שלו היא SiC, מה שעשוי לרמז על כך שפחמן נקשר לסיליקון על ידי קשר משולש קוולנטי, עם מטען חיובי (+ ) על Si ומטען שלילי (-) על פחמן ( + Si≡C - ).
למעשה, האג"ח במתחם זה שונה בתכלית. הוא התגלה בשנת 1824 על ידי הכימאי השבדי ג'ון ג'ייקוב ברזליוס, בעת שניסה לסנתז יהלומים. בשנת 1893 גילה המדען הצרפתי הנרי מויסאני מינרל שהרכבו הכיל סיליקון קרביד.
תגלית זו נעשתה בעת בחינת דגימות סלע ממכתש מטאוריט בקניון השטן, ארה"ב. הוא כינה את המיסאנייט המינרלי הזה. מצד שני, אדוארד גודריץ 'אכסון (1894) יצר שיטה לסנתז קרביד סיליקון, תוך שהוא מגיב חול או קוורץ בטוהר גבוה עם קוקה נפט.
גודריץ 'כינה את המוצר שהושג קרבורונדום (או קרבורונדיום) והקים חברה לייצור חומרי שוחקים.
מבנה כימי
התמונה העליונה ממחישה את המבנה המעוקב והגבישי של סיליקון קרביד. סידור זה זהה לזה של היהלום, למרות ההבדלים ברדיוסים האטומיים בין C לסי.
כל הקשרים הם קוולנטיים וכיוונים מאוד, בשונה ממוצקים יוניים והאינטראקציות האלקטרוסטטיות שלהם.
SiC יוצר טטרהדרים מולקולריים; כלומר, כל האטומים קשורים לארבעה אחרים. ביחידות הטטרהדרליות הללו מחברים קשרים קוולנטיים, המאמצים מבנים גבישיים שכבתיים.
כמו כן, לשכבות אלה יש סידורי גביש משלהם, שהם משלושה סוגים: A, B ו- C.
במילים אחרות, שכבה A שונה משכבה B, ואחרונה מ- C. לפיכך, גביש ה- SiC מורכב מערימה של רצף שכבות, התופעה המכונה פוליטיפיזם המתרחשת.
לדוגמא, הפוליטייפ המעוק (בדומה ליהלום) מורכב מערימה של שכבות ABC ולכן יש לו מבנה גבישי 3C.
ערימות אחרות של שכבות אלה מייצרות גם מבנים אחרים, בין פוליטיפים מעצורים ומשושה. למעשה, המבנים הגבישיים של SiC הם בסופו של דבר "הפרעה גבישית".
המבנה המשושה הפשוט ביותר עבור SiC, ה- 2H (תמונה עליונה), נוצר כתוצאה מערמת השכבות עם רצף ABABA … אחרי כל שתי שכבות הרצף חוזר, וכאן מגיע המספר 2 .
נכסים
נכסים כלליים
מסה מולארית
40.11 גרם / מול
מראה חיצוני
זה משתנה עם שיטת ההשגה והחומרים המשמשים. זה יכול להיות: גבישים צהובים, ירוקים, כחולים שחורים או שקופים.
צְפִיפוּת
3.16 גרם / ס"מ 3
נקודת המסה
2830 מעלות צלזיוס
מדד שבירה
2.55.
קריסטלים
יש פולימורפיזמים: גבישי משושה αSiC ו גבישים מעוקבים של ßSiC.
קַשִׁיוּת
9 עד 10 בסולם מוהס.
עמידות לחומרים כימיים
זה עמיד לפעולה של חומצות חזקות ואלקליות. כמו כן, סיליקון קרביד אינרטי מבחינה כימית .
תכונות תרמיות
- מוליכות תרמית גבוהה.
- עמיד בטמפרטורות גבוהות.
- מוליכות תרמית גבוהה.
- מקדם התפשטות תרמית לינארית נמוך, כך שהוא תומך בטמפרטורות גבוהות עם התפשטות נמוכה.
- עמיד בפני הלם תרמי.
תכונות מכאניות
- עמידות גבוהה לדחיסה.
- עמיד בפני שחיקה וקורוזיה.
- זהו חומר קל בעל חוזק ועמידות רבה.
- שומר על התנגדותו האלסטית בטמפרטורות גבוהות.
נכסים
זהו מוליך למחצה שיכול למלא את תפקידיו בטמפרטורות גבוהות ומתחים קיצוניים, עם פיזור מועט של כוחו לשדה החשמלי.
יישומים
כחומר שוחק
- סיליקון קרביד הוא מוליך למחצה המסוגל לעמוד בטמפרטורות גבוהות, בדרגות מתח גבוהות או בשדה חשמלי פי 8 יותר מכפי שהסיליקון יכול. מסיבה זו, הוא מועיל בבניית דיודות, טרנזיסטורים, מדכאים ומכשירי מיקרוגל בעלי אנרגיה גבוהה.
- עם המתחם מיוצרים דיודות פולטות אור (LED) וגלאים של מכשירי הרדיו הראשונים (1907). נכון לעכשיו, סיליקון קרביד הוחלף בייצור נורות לד על ידי גליום ניטריד הפולט אור בהיר פי 10 עד מאה.
- במערכות חשמל, סיליקון קרביד משמש כמוט ברק במערכות כוח חשמליות, מכיוון שהם יכולים לווסת את ההתנגדות שלו על ידי ויסות המתח שמעליו.
בצורה של קרמיקה מובנית
- בתהליך המכונה sintering, חלקיקי הסיליקון קרביד - כמו אלה של המלווים - מחוממים לטמפרטורה נמוכה מטמפרטורת ההיתוך של תערובת זו. לפיכך, הוא מגביר את ההתנגדות והחוזק של האובייקט הקרמי, על ידי יצירת קשרים חזקים בין החלקיקים.
- לקרמיקה מבנית של סיליקון קרביד היו מגוון עצום של יישומים. הם משמשים בבלמי דיסק וצמזי רכב מנועי, בפילטרים חלקיקים לדיזל, וכתוסף לתוספות בשמנים להפחתת החיכוך.
- השימושים בקרמיקה מבנית מסיליקון קרביד הפכו לנפוצים בחלקים החשופים לטמפרטורות גבוהות. לדוגמא, זהו המקרה של גרון מזרקי הטילים וגלילי הכבשן.
- השילוב של מוליכות תרמית גבוהה, קשיות ויציבות בטמפרטורה גבוהה הופך את המרכיבים של צינורות מחליף חום המיוצרים מסיליקון קרביד.
- קרמיקה מבנית משמשת במזרקי התזת חול, חותמות משאבת מים לרכב, מסבים ומות שחול. זהו גם החומר לכור היתוך, המשמש להתכת מתכת.
- זהו חלק מגופי החימום המשמשים להתכת זכוכית ומתכות לא ברזליות, כמו גם לטיפול בחום של מתכות.
שימושים אחרים
- ניתן להשתמש בו במדידת טמפרטורת הגזים. בטכניקה המכונה פירומטריה, נימה סיליקון קרביד מחוממת ופולטת קרינה שמתכתבת עם הטמפרטורה בטווח של 800-2500ºK.
- הוא משמש במפעלים גרעיניים למניעת זליגת חומר המיוצר על ידי ביקוע.
בייצור פלדה הוא משמש כדלק.
הפניות
- ניקולס ג. רייט, אלטון ב. קרביד הסיליקון: שובו של חבר ותיק. ענייני חומר כרך 4 סעיף 2. הוחלף ב- 05 במאי 2018, מתוך: sigmaaldrich.com
- ג'ון פייתפול. (פברואר 2010). גבישי קרבורונדום. הוחזר ב- 05 במאי 2018, מ: commons.wikimedia.org
- צ'רלס וקולווארד. פוליטיפיזם ומיסניט. הוחזר ב -5 במאי 2018, מ: moissaniteitalia.com
- מדעני חומרים. (2014). SiC2HstructureA. . הוחזר ב- 05 במאי 2018, מ: commons.wikimedia.org
- ויקיפדיה. (2018). קרביד סיליקון. הוחזר ב- 05 במאי 2018, מ: en.wikipedia.org
- נבארו SiC. (2018). קרביד סיליקון. הוחזר ב -5 במאי 2018, מ: navarrosic.com
- אוניברסיטת ברצלונה. סיליקון קרביד, SiC. הוחזר ב- 05 במאי 2018, מ: ub.edu
- CarboSystem. (2018). סיליציום קרביד. הוחזר ב- 05 במאי 2018, מ: carbosystem.com