Карбид кремния

  • История и открытие

    • Карбид кремния (SiC) был открыт в 1893 году Фердинандом Анри Муассаном.  
    • Муассан назвал его в честь себя в 1905 году.  
    • Природный муассанит встречается редко, почти весь карбид кремния синтетический.  
  • Производство и применение

    • Карбид кремния используется в качестве абразива, полупроводника и имитатора алмазов.  
    • Производство включает смешивание кварцевого песка и углерода при высоких температурах.  
    • Чистый карбид кремния получают с помощью процесса Lely или CVD.  
  • Структура и свойства

    • Карбид кремния существует в 250 кристаллических формах, включая альфа- и бета-полиморфы.  
    • Чистый SiC бесцветен, коричневый или черный цвет обусловлен примесями.  
    • Высокая температура сублимации делает его пригодным для подшипников и деталей печей.  
  • Электронная проводимость

    • Карбид кремния является полупроводником, легируемым азотом, фосфором, бериллием, бором, алюминием или галлием.  
    • Металлическая проводимость достигается легированием бором, алюминием или азотом.  
    • Сверхпроводимость обнаружена у 3C-SiC:Al, 3C-SiC:B и 6H-SiC:B при температурах ~1,5 К.  
  • Сверхпроводящие свойства карбида кремния

    • Сверхпроводящие свойства зависят от легирующей примеси (B) больше, чем от политипа (3C- против 6H-).  
    • B заменяет позиции C в SiC, а Al — позиции Si, что приводит к разным средам в политипах.  
  • Применение в абразивных и режущих инструментах

    • Карбид кремния используется в абразивных инструментах благодаря долговечности и низкой стоимости.  
    • Применяется в процессах шлифования, хонингования, гидроабразивной резки и пескоструйной обработки.  
    • Частицы карбида кремния наносятся на бумагу для создания наждачной бумаги и липкой ленты.  
  • Конструкционный материал

    • В 1980-х и 1990-х годах изучался для высокотемпературных газовых турбин, но не получил массового производства из-за низкой ударопрочности.  
    • Используется в композитной броне и керамических пластинах в бронежилетах.  
    • В Dragon Skin использовались диски из карбида кремния для повышения трещиностойкости.  
  • Применение в электротехнике

    • Используется в молниеотводах для защиты от перенапряжений.  
    • Применяется в тиглях для выдержки плавящегося металла.  
    • Используется в качестве подложки и стеллажного материала в высокотемпературных печах.  
  • Применение в автомобильной промышленности

    • Используется в тормозных дисках для спортивных автомобилей и суперкаров.  
    • Применяется в дизельных сажевых фильтрах и как присадка к маслу.  
  • Применение в полупроводниковой электронике

    • Карбид кремния стал первым коммерчески важным полупроводниковым материалом.  
    • Используется в диодах Шоттки, полевых транзисторах и МОП-транзисторах.  
    • Проблемы с качеством кристаллов и взаимодействием с диоксидом кремния препятствовали коммерциализации.  
  • Применение в светодиодах

    • Первые коммерческие светодиоды были основаны на карбиде кремния.  
    • Производство карбидных светодиодов прекратилось из-за низкой эффективности по сравнению с нитридом галлия.  
    • SiC остается важным компонентом светодиодов, используется как подложка и рассеиватель тепла.  
  • Применение в астрономии

    • Низкий коэффициент теплового расширения, высокая твердость и теплопроводность делают карбид кремния подходящим зеркальным материалом для астрономических телескопов.  
  • Технология выращивания карбида кремния

    • Расширена для получения дисков диаметром до 3,5 м  
    • Используется в оптике телескопов и космических аппаратов  
  • Пирометрия с использованием тонких нитей накала

    • Волокна из карбида кремния измеряют температуру газа  
    • Нити диаметром 15 микрометров, не мешают пламени  
  • Нагревательные элементы

    • Используются с начала 20-го века  
    • Применяются в выплавке стекла, термообработке металлов и других процессах  
  • Теплозащитный экран

    • Внешний слой тепловой защиты НАСА LOFTID из карбида кремния  
  • Ядерные приложения

    • Используется в ядерных реакторах и для защиты от ядерных отходов  
    • Применяется в производстве детекторов излучения и электроники  
  • Частицы ядерного топлива и оболочка

    • Важен для топливных частиц с трехслойным покрытием  
    • Композитный материал из карбида кремния исследован для замены циркониевой оболочки  
  • Ювелирные украшения

    • Карбид кремния используется как синтетический муассанит  
    • Обладает твердостью, прозрачностью и термостойкостью  
  • Производство стали

    • Карбид кремния используется как топливо в кислородной печи  
    • Позволяет получать более чистую сталь и снижать выбросы  
  • Поддержка катализатора

    • Используется как гетерогенная подложка для катализаторов  
    • Применяется для окисления углеводородов  
  • Гравюра на карборунде

    • Используется в технике коллажной печати и литографии по камню  
  • Производство графена

    • Карбид кремния способствует образованию графена  
    • Методы выращивания включают сублимацию и термическое разложение  
  • Квантовая физика

    • Карбид кремния содержит центры окраски, генерирующие одиночные фотоны  
    • Используется в квантовой информатике  
  • Конфигурации 4H-SiC

    • В 4H-SiC дивакансия имеет четыре различные конфигурации  
    • Эти конфигурации соответствуют четырем линиям с нулевыми фононами (ZPL)  
    • Значения ZPL записываются с использованием обозначения VSi-VC и единицы измерения eV  
  • Направляющие для удочек

    • Карбид кремния используется для изготовления рыболовных направляющих  
    • Кольца из карбида кремния вставлены в направляющую раму из нержавеющей стали или титана  
    • Кольца обеспечивают поверхность с низким коэффициентом трения и достаточную твердость  
  • Глазурь для керамики

    • Карбид кремния используется в качестве исходного ингредиента в глазурях для керамики  
    • При высоких температурах карбид кремния восстанавливает оксиды металлов, образуя диоксид кремния и углекислый газ  
    • Это может использоваться для вспенивания глазури и образования воронок или для уменьшения содержания оксидов красителей  
  • Смотрите также

    • Универсальный карборунд  
    • Глобар  
    • Реакционно-связанный карбид кремния  
    • Рекомендации  
    • Внешние ссылки  

Полный текст статьи:

Карбид кремния — Arc.Ask3.Ru

Оставьте комментарий

Прокрутить вверх