سیلیکون کاربید ( SiC )

سیلیکون کاربید( SiC )، همچنین به عنوان carborundum نیز شناخته می‌شود. سیلیکون کاربید یک نیمه هادی است که حاوی سیلیکون و کربن است. در طبیعت به عنوان معدن بسیار نادر moissanite مشاهده می‌شود. پودر SiC مصنوعی از سال ۱۸۹۳ برای استفاده به عنوان ماده ساینده تولید انبوه شده است. دانه‌های کاربید سیلیکون را می‌توان با پخت به یکدیگر متصل کرد تا سرامیک‌های بسیار سختی تشکیل شود که به طور گسترده در مواردی که نیاز به استقامت زیاد دارند، مانند ترمز ماشین، چنگک ماشین و صفحه‌های سرامیکی در جلیقه‌های ضد گلوله استفاده شود. SiC در دستگاه‌های الکترونیك نیمه هادی كه در دماهای بالا یا ولتاژهای بالا و یا هر دو كار می‌كنند مورد استفاده قرار می‌گیرد. بلور‌های منفرد بزرگ کاربید سیلیکون با روش لایه به لایه قابل رشد هستند و می‌توانند به سنگ‌های معروف به مویزانیت مصنوعی بریده شوند.

سیلیکون کاربید(SiC) در طبیعت

تک کریستال مویزانیت (اندازه ≈ ۱ میلی متر) در طبیعی وجود دارد که در مقادیر معدودی از شهاب سنگ‌ها و در کانسارهای کورندوم و کیمبرلیت فقط در مقادیر چند دقیقه ای یافت می شود. تقریباً تمام کاربیدهای سیلیکون فروخته شده در جهان از جمله جواهرات moissanite مصنوعی هستند. moissanite طبیعی برای اولین بار در سال ۱۸۹۳ به عنوان یک جزء کوچک از شهاب سنگ کانیون دیابلو در آریزونا توسط دکتر فردیناند هنری مویسان یافت شد ، پس از وی این ماده در سال ۱۹۰۵ نامگذاری شد.

سنتز

از آنجا که moissanite طبیعی بسیار کمیاب است، بیشتر سیلیکون کاربید به صورت مصنوعی است. سیلیکون کاربید به عنوان ساینده و همچنین یک شبیه ساز نیمه هادی و الماس با کیفیت گوهر استفاده می‌شود.

بلورهای مصنوعی SiC با قطر ۳ میلی متر

ساده ترین فرآیند ساخت کاربید سیلیکون ترکیب شن و ماسه سیلیس و کربن در یک کوره مقاومت الکتریکی گرافیت آچسون در دمای بالا، بین ۱۶۰۰ درجه سانتیگراد تا ۲٫۵۰۰ درجه سانتیگراد است.

ماده تشکیل شده در کوره Acheson با توجه به فاصله آن از منبع گرمای مقاومت مقاومت گرافیت، از نظر خلوص متفاوت است. بلورهای زرد و سبز کم رنگ، بالاترین خلوص را دارند و نزدیک به مقاومت هستند. در فاصله بیشتر از مقاومت، رنگ به آبی و سیاه تغییر می‌کند و این بلورهای تیره تر خالص‌تر هستند. نیتروژن و آلومینیوم ناخالصی‌های متداول هستند و بر هدایت الکتریکی SiC تأثیر می‌گذارند.

ذرات ریز SiO2 در مواد گیاهی (به عنوان مثال پوسته‌های برنج) را می‌توانند با گرم کردن کربن اضافی به SiC تبدیل کرد.

کاربرد‌های سیلیکون کاربید

  • ابزار ساینده و برش
  • مواد ساختاری (جلیقه‌های ضدگلوله- کوره‌های درجه حرارت بالا- توربین‌های گازی و …)
  • قطعات خودرو
  • قلاب‌های ریخته گری
  • سیستم‌های برقی
  • عناصر مدار الکترونیکی
  • دستگاه‌های الکترونیکی قدرت
  • LEDها
  • ستاره شناسی (ضریب انبساط حرارتی پایین، سختی بالا، استحکام و هدایت حرارتی باعث می‌شود سیلیکون کاربید به عنوان یک آینه مطلوب برای تلسکوپ‌های نجومی باشد).
  • پیرومتری رشته نازک (اندازه گیری دمای گاز در یک روش نوری به نام پیرومتری رشته ای نازک)
  • عناصر گرمایش
  • ذرات سوخت هسته ای و روکش فلزی
  • جواهر سازی
  • تولید فولاد
  • پشتیبانی از کاتالیزور
  • چاپگر کربوروندوم
  • تولید گرافن
  • فیزیک کوانتوم (کاربید سیلیکون می‌تواند نقص نقطه‌ای در شبکه کریستالی داشته باشد که به عنوان مراکز رنگی شناخته می‌شوند. این نقص‌ها می‌توانند فوتون‌های منفرد را تولید کنند و بنابراین به عنوان بستری برای منبع تک فوتونی استفاده می‌شوند. چنین وسیله ای برای بسیاری از برنامه‌های در حال ظهور علم اطلاعات کوانتومی یک منبع اساسی است.)
منابع

https://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k30930/f773.table

https://en.wikipedia.org/wiki/Silicon_carbide#cite_ref-16

https://link.springer.com/article/10.1007%2FBF01287542

The post سیلیکون کاربید ( SiC ) appeared first on پیشگامان شیمی.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *