O material de carboneto de silício
O carboneto de silício é uma matéria-prima importante nas indústrias modernas. Existem aplicações que incluem cerâmica SiC avançada, abrasivos, antiderrapantes, semicondutores , etc. Vamos ver como ele é desenvolvido.
A classificação atômica NO. de carbono e silício são 6 e 14. Respectivamente, eles estão no segundo e terceiro períodos dos elementos do grupo carbono na tabela periódica. Essa relação posicional significa que eles têm propriedades semelhantes em alguns aspectos.
O carbono é onipresente em nossas vidas, e os compostos que contêm carbono são a base material da vida. O silício também é abundante na crosta terrestre, especialmente em sua aplicação em semicondutores e comunicações modernas, o que tem promovido o desenvolvimento da civilização humana.
No mundo da química, carbono e silício são como irmãos da mesma família. Eles coexistiram por bilhões de anos na terra, mas não formaram uma forte amizade de vida e morte. O minério de carboneto de silício na natureza é muito raro.
Em 1824, o cientista sueco Jons Jakob Berzelius observou a existência de carboneto de silício (SiC) ao sintetizar o diamante, o que abriu o prelúdio para a pesquisa humana sobre materiais de carboneto de silício. Até 1891, o americano EG Acheson acidentalmente pegou carboneto de silício quando estava fazendo experimentos com diamantes fundidos. Naquela época, os cientistas pensavam que o material era uma mistura de diamantes. Então eles chamaram de esmeril de carbeto de silício.
Em 1893, Acheson desenvolveu um método para fundição industrial de carboneto de silício, que é muitas vezes referido como o forno Acheson, que está em uso hoje. Este método é o mesmo que o forno de resistência com material carbonáceo como corpo do núcleo, e a mistura de quartzo SiO2 e carbono é aquecida por eletricidade para gerar carboneto de silício.
Os elementos C e Si uniram forças para tornar o carboneto de silício um material com excelentes propriedades químicas e físicas:
inércia química superior
alta dureza
força elevada
baixo coeficiente de expansão térmica
alta condutividade térmica
tipo de semicondutor
O carboneto de silício puro é um tipo de cristal transparente. O carboneto de silício industrial é amarelo pálido, verde, azul ou até preto devido ao tipo e conteúdo de impurezas. Enquanto isso, a transparência varia com sua pureza. A estrutura cristalina do carboneto de silício é dividida em α-SiC hexagonal ou romboédrica e β-SiC cúbico (carboneto de silício cúbico). O α-SiC constitui muitas variantes diferentes devido às diferentes estruturas de empilhamento de C e Si. Existem mais de 70 tipos de SiC.
A aplicação comum do material de carboneto de silício é a cerâmica de carboneto de silício. Tem as características de alta dureza, alta resistência à corrosão e resistência a altas temperaturas. Hoje, a aplicação de carboneto de silício se desenvolveu desde os primeiros abrasivos para muitos campos, como rolamentos, semicondutores, aeroespacial e química. Devido à alta área de superfície de contato entre os produtos químicos e a parede interna do microcanal, o microrreator tem requisitos muito rígidos quanto ao material da parede interna. Os reatores de microcanais também se tornaram uma aplicação importante do carbeto de silício.