Részvény:
Szilícium-karbid kémiai szerkezete, tulajdonságai és felhasználásai
az szilícium-karbid ez egy kovalens szilárd anyag, amelyet szén és szilícium képez. A Mohs-skálán 9,0 és 10 közötti értékű nagy keménységű, és kémiai képlete SiC, ami arra utalhat, hogy a szén a szilíciumhoz hármas kovalens kötéssel kötődik, pozitív töltéssel (+ ) a Si-ben és a negatív töltésben (-) a szénben (+Si≡C-).
Valójában a vegyületben lévő kapcsolatok teljesen másak. 1824-ben fedezte fel Jön Jacob Berzelius svéd kémikus, miközben a gyémántokat szintetizálta. 1893-ban Henry Moissani francia tudós felfedezett egy ásványi anyagot, amelynek összetétele szilícium-karbidot tartalmazott.
Ezt a felfedezést az Devil's Canyon-ban, az USA-ban lévő meteorit kráterből származó kőzetminták vizsgálata során végeztük. UU. Ezt az ásványt moissanite-nak nevezte. Másrészről, Edward Goodrich Acheson (1894) a szilícium-karbid szintetizálására szolgáló eljárást hozott létre úgy, hogy a homokot vagy a nagy tisztaságú kvarcot kőolaj-kokszgal reagáltatja..
Goodrich a karborundumot (vagy karborundiumot) nevezte a kapott terméknek, és céget hozott létre csiszolóanyagok előállítására.
index
- 1 Kémiai szerkezet
- 2 Tulajdonságok
- 2.1 Általános tulajdonságok
- 2.2 Termikus tulajdonságok
- 2.3 Mechanikai tulajdonságok
- 2.4 Elektromos tulajdonságok
- 3 Használat
- 3.1 Csiszolóanyagként
- 3.2 Strukturált kerámia formájában
- 3.3 Egyéb felhasználások
- 4 Referenciák
Kémiai szerkezet
A felső kép a szilícium-karbid köbös és kristályos szerkezetét mutatja be. Ez a megegyezés megegyezik a gyémántéval, annak ellenére, hogy a C és a Si közötti atomi sugarak eltérnek.
Az összes kötés erősen kovalens és irányított, ellentétben az ionos szilárd anyagokkal és azok elektrosztatikus kölcsönhatásaival.
A SiC molekuláris tetraédert képez; azaz az összes atom négy másikhoz kapcsolódik. Ezeket a tetraéderes egységeket kovalens kötésekkel egyesítik, kristályos szerkezeteket alkalmazva rétegenként.
Ezek a rétegek saját kristályszerkezettel rendelkeznek, amelyek három típusból állnak: A, B és C.
Ez azt jelenti, hogy az A réteg különbözik B-től, és ez egy C-ig. Így a SiC kristálya egy rétegsorok egymásra rakását jelenti, amely a politipizmus néven ismert jelenséget hordozza..
Például a köbös polytípus (a gyémánthoz hasonló) az ABC rétegből álló halomból áll, ezért kristályszerkezete 3C.
Ezeknek a rétegeknek a többi halmaza más struktúrákat is generál ezek közül a romboéderes és hatszögletű polytípusok között. Valójában a SiC kristályos szerkezete "kristályos rendellenesség"..
A SiC legegyszerűbb hatszögletű struktúrája, a 2H (felső kép) a rétegek ABABA szekvenciával való egymásra rakása miatt alakul ki ... Minden két réteg után a szekvencia megismétlődik, és ez az, ahol a 2. szám származik.
tulajdonságok
Általános tulajdonságok
Moláris tömeg
40,11 g / mol
megjelenés
Változik az előállítás módjától és a felhasznált anyagtól. Ez lehet: sárga, zöld, fekete-kék vagy irizáló kristály.
sűrűség
3,16 g / cm3
Olvadáspont
2830 ° C.
Törésmutató
2,55.
kristályok
Polimorfizmus van: αSiC hexagonális kristályok és βSiC köbös kristályok.
keménység
9 és 10 között Mohs-skálán.
A vegyi anyagokkal szembeni ellenállás
Ellenáll az erős savak és lúgok hatásának. Emellett a szilícium-karbid kémiailag inert.
Termikus tulajdonságok
- Nagy hővezető képesség.
- A nagy hőmérséklet ellenáll.
- Nagy hővezető képesség.
- A lineáris hőtágulási együttható alacsony, amely alacsony hőmérsékleten magas hőmérsékletet támogat.
- Ellenáll a termikus sokknak.
Mechanikai tulajdonságok
- Nagy nyomószilárdság.
- Ellenáll a kopásnak és korróziónak.
- Ez egy könnyű, nagy szilárdságú és ellenálló anyag.
- Megtartja rugalmas ellenállását magas hőmérsékleten.
tulajdonságok teljesítmény
Ez egy félvezető, amely magas hőmérsékleten és szélsőséges feszültségeken képes ellátni funkcióit, és a villamos energiának az elektromos mezőre történő kis eloszlása.
alkalmazások
Csiszolóanyagként
- A szilícium-karbid egy félvezető, amely képes ellenállni a magas hőmérsékletnek, a magas feszültségnek vagy az elektromos térgradiensnek 8-szor több mint a szilícium ellenállására. Ezért hasznos a diódák, átalakítók, elnyomók és nagy energiájú mikrohullámú készülékek építésében.
- A fénykibocsátó diódák (LED-ek) és az első rádiók (1907) érzékelői a vegyülettel készülnek. Jelenleg a szilícium-karbidot a LED-izzók gyártásában helyettesítették gallium-nitriddel, amely 10-100-szor világosabb fényt bocsát ki.
- Elektromos rendszerekben a szilícium-karbidot villamos rúdként használják villamosenergia-rendszerekben, mivel szabályozni tudják az ellenállást azáltal, hogy szabályozzák a feszültséget ezen keresztül.
Strukturált kerámia formájában
- Szinterezéssel ismert eljárásban a szilícium-karbid részecskék - és a társakéi is - a keverék olvadási hőmérsékleténél alacsonyabb hőmérsékletre vannak melegítve. Így növeli a kerámia tárgy szilárdságát és szilárdságát, erős kötések kialakításával a részecskék között.
- A szilícium-karbid szerkezeti kerámiáinak széles körű felhasználási területei voltak. Lemezfékekben és gépjárművek tengelykapcsolóiban, a dízelben lévő részecskeszűrőkben és olajok adalékanyagaként használják a súrlódás csökkentésére..
- A szilícium-karbid szerkezeti kerámiák használata széles körben elterjedt a magas hőmérsékletnek kitett részekben. Például ez a helyzet a rakéta befecskendező szelepek és a kemencék görgőinek tornya esetében.
- A magas hővezetőképesség, a keménység és a magas hőmérsékleti stabilitás kombinációja a hőcserélő csövek alkatrészeit szilícium-karbiddal teszi.
- A szerkezeti kerámiát homokfúvó befecskendezőkben, vízszivattyúk autóipari tömítéseiben, csapágyakban és extrudálókban használják. A fémöntvényben használt tégelyek anyagát is képezi.
- Az üveg és a színesfémek olvasztásához használt fűtőelemek, valamint a fémek hőkezelésének része..
Egyéb felhasználások
- Gázhőmérséklet méréshez használható. A pirometria néven ismert technikában egy szilícium-karbid-szálat melegítünk, és sugárzást bocsát ki, amely korrelál a 800-2500ºK-os tartomány hőmérsékletével..
- Atomerőművekben használják, hogy megakadályozzák a hasadással előállított anyag szivárgását.
- Az acélgyártásban üzemanyagként használják.
referenciák
- Nicholas G. Wright, Alton B. Horsfall. Szilíciumkarbid: egy régi barát visszajuttatása. Anyagügyek 4. kötet 2. cikk. 2018. május 05-én szerezték be: sigmaaldrich.com
- John Faithfull (2010. február). Carborundum kristályok. A (z) 2018. május 5-én érkezett: commons.wikimedia.org
- Charles & Colvard. Polytipizmus és Moissanite. A következő dátum: 2018. május 5., moissaniteitalia.com
- Materialscientist. (2014). SiC2HstructureA. [Ábra]. A (z) 2018. május 5-én érkezett: commons.wikimedia.org
- Wikipedia. (2018). Szilícium-karbid. 2018. május 5-én, a következő címen szerezhető be: en.wikipedia.org
- Navarro SiC. (2018). A szilícium-karbid. A (z) 2018. május 05-én érkezett: navarrosic.com
- Barcelona Egyetem. Szilícium-karbid, SiC. A következő dátum: 2018. május 5., ub.edu
- Carbosystem. (2018). Szilícium-karbid. 2018. május 05-én, a következő címen szerezhető be: carbosystem.com