Материал карбида кремния
Карбид кремния является важным сырьем в современной промышленности. Существуют приложения, в том числе усовершенствованная керамика SiC, абразивные, нескользящие, полупроводниковые и т. Д. Давайте посмотрим, как они разрабатываются.
Атомный ранг NO. углерода и кремния равны 6 и 14. Они находятся соответственно во втором и третьем периодах элементов углеродной группы в периодической таблице. Это позиционное отношение означает, что они имеют схожие свойства в некоторых отношениях.
Углерод присутствует в нашей жизни повсеместно, а углеродсодержащие соединения составляют материальную основу жизни. Кремния также много в земной коре, особенно его применение в полупроводниках и современных средствах связи, что способствовало развитию человеческой цивилизации.
В мире химии углерод и кремний как братья из одной семьи. Они сосуществовали миллиарды лет на земле, но так и не сложились крепкой дружбой жизни и смерти. Карбидокремниевые руды в природе встречаются очень редко.
В 1824 году шведский ученый Йонс Якоб Берцелиус наблюдал существование карбида кремния (SiC) при синтезе алмаза, что открыло прелюдию к исследованиям человеком карбидокремниевых материалов. До 1891 года американец Э.Г. Ачесон случайно получил карбид кремния, когда проводил эксперименты с плавленым алмазом. В то время ученые думали, что материал представляет собой смесь алмазов. Так они назвали карбид кремния наждаком.
В 1893 году Ачесон разработал метод промышленной плавки карбида кремния, который часто называют печью Ачесона, который используется и сегодня. Этот метод аналогичен печи сопротивления с углеродистым материалом в качестве основного тела, и смесь кварца SiO2 и углерода нагревается электричеством для получения карбида кремния.
Элементы C и Si объединили усилия, чтобы сделать карбид кремния материалом со многими превосходными химическими и физическими свойствами:
превосходная химическая инертность
высокая твердость
высокая сила
низкий коэффициент теплового расширения
высокая теплопроводность
вид полупроводника
Чистый карбид кремния представляет собой своего рода прозрачный кристалл. Промышленный карбид кремния имеет бледно-желтый, зеленый, синий или даже черный цвет в зависимости от типа и содержания примесей. Между тем, прозрачность зависит от его чистоты. Кристаллическая структура карбида кремния делится на гексагональную или ромбоэдрическую α-SiC и кубическую β-SiC (кубический карбид кремния). α-SiC представляет собой множество различных вариантов из-за различных структур упаковки C и Si. Существует более 70 типов SiC.
Обычным применением материала из карбида кремния является керамика из карбида кремния. Он имеет характеристики высокой твердости, высокой коррозионной стойкости и жаропрочности. Сегодня применение карбида кремния развилось от самых ранних абразивов до многих областей, таких как подшипники, полупроводники, аэрокосмическая промышленность и химия. Из-за большой площади поверхности контакта между реагентами и внутренней стенкой микроканала микрореактор предъявляет очень строгие требования к материалу внутренней стенки. Микроканальные реакторы также стали важным применением карбида кремния.