Piikarbidi, joka on kovuudestaan, lujuudestaan ja kemiallisesta kest\u00e4vyydest\u00e4\u00e4n tunnettu ei-oksidinen keraaminen materiaali, on laajalti k\u00e4yt\u00f6ss\u00e4 hioma-aineena ja timanttia j\u00e4ljittelev\u00e4n\u00e4 materiaalina. Lis\u00e4ksi t\u00e4t\u00e4 ei-oksidista keraamista materiaalia k\u00e4ytettiin ensimm\u00e4isen\u00e4 LED-valojen ja varhaisissa radioissa k\u00e4ytettyjen ilmaisimien valmistuksessa.<\/p>\n
Synteettist\u00e4 piikarbidia valmistetaan saattamalla piidioksidi ja hiili reagoimaan reaktiouunissa korkeassa l\u00e4mp\u00f6tilassa, jolloin lopputuotteeksi saadaan pellettej\u00e4 tai jauhetta.<\/p>\n
Piikarbidi (SiC) on tekninen keraaminen materiaali, joka tunnetaan erinomaisesta korkean l\u00e4mp\u00f6tilan lujuudestaan, hapettumiskest\u00e4vyydest\u00e4\u00e4n, ylivoimaisesta kovuudestaan ja alhaisesta ominaispainostaan; n\u00e4iden ominaisuuksien ansiosta se soveltuu suurikokoisten komponenttien valmistukseen. Huoneenl\u00e4mp\u00f6tilassa se muodostaa tetraedrisi\u00e4 rakenteita, jotka koostuvat Si-atomeista, jotka ovat sitoutuneet nelj\u00e4\u00e4n C-atomiin nelj\u00e4ss\u00e4 kulmassa; sen 215 polytyypist\u00e4 vain alfa-muoto (a-SiC) ja b-SiC, joilla on kuutiollinen sinkkiblende-kiteinen rakenne, ovat teknologisesti kiinnostavia.<\/p>\n
Laaja kaistav\u00e4li tekee grafeenista erinomaisen materiaalin kaasusensoreihin, ja sen korkean l\u00e4mm\u00f6njohtavuuden ansiosta se kest\u00e4\u00e4 eritt\u00e4in korkeita l\u00e4mp\u00f6tiloja \u2013 mik\u00e4 tekee siit\u00e4 ihanteellisen uunisovelluksiin.<\/p>\n
Rautaoksidit ovat sek\u00e4 hankaavia ett\u00e4 kulutusta kest\u00e4vi\u00e4, kemiallisesti inerttej\u00e4 happojen ja em\u00e4sten suhteen, ja kovuudeltaan toiseksi kovimpia timantin j\u00e4lkeen. N\u00e4iden ominaisuuksien ansiosta niit\u00e4 k\u00e4ytet\u00e4\u00e4n monissa sovelluksissa, kuten materiaalien leikkauksessa, ballististen suojauskomponenttien valmistuksessa ja jopa ilmailu- ja avaruusteollisuudessa; t\u00e4st\u00e4 syyst\u00e4 niille on annettu lempinimi \u201dlohik\u00e4\u00e4rmeen iho\u201d.<\/p>\n
Synteettist\u00e4 SiC:t\u00e4 valmistetaan k\u00e4ytt\u00e4m\u00e4ll\u00e4 raaka-aineina puhdasta kvartsihiekkaa ja kivihiilikoksista per\u00e4isin olevaa hiilt\u00e4. Seos kootaan hiilijohtimen ymp\u00e4rille tiilisein\u00e4iseen vastusuuniin, ja sen l\u00e4pi johdetaan s\u00e4hk\u00f6virta; syntyv\u00e4n kemiallisen reaktion tuloksena muodostuu SiC:t\u00e4, ja sivutuotteena syntyy hiilimonoksidia.<\/p>\n
Piikarbidi on yksi ihmiskunnan tuntemista kovimmista aineista, mink\u00e4 vuoksi se sopii erinomaisesti kulutusta kest\u00e4viksi pinnoitteiksi esimerkiksi levyjarruissa ja s\u00e4hk\u00f6liittimiss\u00e4. Lis\u00e4ksi piikarbidista valmistetut komponentit ovat osa luodinkest\u00e4vi\u00e4 suojapanssareita, kuten Dragon Skin -tuotetta (m\u00e4rk\u00e4- tai kuivajauhettu, piikarbidiviiksill\u00e4 vahvistettu alumiinioksidi).<\/p>\n
Kovuus ja lujuus tekev\u00e4t hiiliter\u00e4ksest\u00e4 ihanteellisen materiaalin leikkuuty\u00f6kalujen tai muiden teollisuustuotteiden valmistukseen, jotka voivat joutua alttiiksi korkeille l\u00e4mp\u00f6tiloille tai t\u00e4rin\u00e4lle, kuten leikkuuty\u00f6kalut. Hiiliter\u00e4s on my\u00f6s houkutteleva, luistamaton vaihtoehto lattia- tai portaiden askelmille tai terassimaalien koostumuksiin \u2013 ja sit\u00e4 k\u00e4ytet\u00e4\u00e4n laajalti my\u00f6s mekaanisten tiivisteiden komponentteina pumpuissa, kompressoreissa ja sekoittimissa, jotka todenn\u00e4k\u00f6isesti toimivat vaativissa ymp\u00e4rist\u00f6iss\u00e4, mukaan lukien eritt\u00e4in sy\u00f6vytt\u00e4v\u00e4t ymp\u00e4rist\u00f6t.<\/p>\n
SiC on puhtaassa muodossaan tyypillisesti s\u00e4hk\u00f6eriste; tietyt ep\u00e4puhtaudet voivat kuitenkin muuttaa t\u00e4t\u00e4 ominaisuutta ja muuttaa sen puolijohdemateriaaliksi. Kun siihen lis\u00e4t\u00e4\u00e4n alumiini-, boori- ja gallium-seostusaineita, ne luovat P-tyyppiset puolijohdeominaisuudet; typpi- ja fosfori-seostusaineet voivat puolestaan muuttaa sen N-tyyppiseksi puolijohteeksi. Yhdistettyn\u00e4 metallioksididielektrikoihin, kuten DiOXE-yhdisteisiin, sit\u00e4 voidaan my\u00f6s kerrostuttaa Schottky-este-diodeihin, bipolaaritransistoreihin ja MOSFET-transistoreihin, jotka kest\u00e4v\u00e4t suuria j\u00e4nnitteit\u00e4 mutta joilla on alhainen kytkent\u00e4vastus \u2013 n\u00e4ist\u00e4 laitteista tulee t\u00e4ll\u00f6in v\u00e4ltt\u00e4m\u00e4tt\u00f6mi\u00e4 ty\u00f6kaluja erilaisissa elektroniikkasovelluksissa, joissa vaaditaan nopeaa toimintaa.<\/p>\n
Piikarbidin valmistamiseksi on kehitetty lukuisia menetelmi\u00e4. Yksi t\u00e4llainen menetelm\u00e4, jonka Edward Goodrich Acheson kehitti vuonna 1893 ja jota nyky\u00e4\u00e4n k\u00e4ytet\u00e4\u00e4n laajalti lukuisissa piikarbiditehtaissa ymp\u00e4ri maailmaa, tunnetaan nimell\u00e4 Acheson-prosessi. Siin\u00e4 piidioksidi sekoitetaan hiilen kanssa s\u00e4hk\u00f6uunissa ennen kuumentamista. Menetelm\u00e4 on edelleen laajalti k\u00e4yt\u00f6ss\u00e4, ja lukuisat tuotantolaitokset k\u00e4ytt\u00e4v\u00e4t sit\u00e4 nyky\u00e4\u00e4nkin korkealaatuisten piikarbidituotteiden valmistuksessa.<\/p>\n
New Mexicon yliopistossa \u00e4skett\u00e4in tehdyss\u00e4 tutkimuksessa kehitettiin nykyaikaisempi tekniikka, jota kutsutaan \u201dtop-down\u201d-l\u00e4hestymistavaksi. Menetelm\u00e4ss\u00e4 tutkijat irrottivat kuusikulmaista piikarbidimassaa joko isopropyylialkoholissa tai N-metyyli-2-pyrrolidonissa ennen kuin muuttivat sen sidoksen sp3-muodosta sp2-muotoon. N\u00e4in yksikerroksinen piikarbidi saatiin eristetty\u00e4 huomattavasti nopeammin ja yksinkertaisemmin kuin aikaisemmilla menetelmill\u00e4, jotka vaativat kalliita laitteita. T\u00e4m\u00e4 top-down-l\u00e4hestymistapa mahdollistaa yksikerroksisen piikarbidin huomattavasti nopeamman erist\u00e4misen.<\/p>\n
Tutkimusryhm\u00e4 on tutkinut my\u00f6s kaasuvaihemenetelmi\u00e4 piikarbidin valmistamiseksi. N\u00e4m\u00e4 prosessit voivat olla nopeita, tuottaa suuria saantoja ilman kiinte\u00e4n tilan katalyyttej\u00e4 ja ovat ymp\u00e4rist\u00f6yst\u00e4v\u00e4llisempi\u00e4 kuin perinteinen kalsinointimenetelm\u00e4.<\/p>\n
Osana n\u00e4it\u00e4 kaasuvaiheisia reaktioita testattiin erilaisia happea sis\u00e4lt\u00e4vi\u00e4 organosilaaniprekursoreita, kuten tetraetoksisilaania ja metyylitrietoksisilaania (MTES), mukaan lukien tetraetoksisilaani ja MTES. MTES:n hydrolysointi fenolihartsin, etyyliselluloosan, polyakryylinitriilin ja t\u00e4rkkelyksen kanssa muodosti geelin, joka hiiltyi 750 \u00b0C:ssa muodostaen mesoporoisen b-SiC-katalyyttitukimateriaalin.<\/p>\n
Piikarbidi on eritt\u00e4in luja keraaminen materiaali, jota k\u00e4ytet\u00e4\u00e4n monilla aloilla. Sille on ominaista suuri lujuus, kovuus, alhainen l\u00e4mp\u00f6laajenemiskerroin ja hyv\u00e4 kulutuskest\u00e4vyys \u2013 lis\u00e4ksi se kest\u00e4\u00e4 l\u00e4mp\u00f6shokkeja ja on kemiallisesti korroosionkest\u00e4v\u00e4. Piikarbidia k\u00e4ytet\u00e4\u00e4n muun muassa auto-, kone- ja kemianteollisuudessa sek\u00e4 ymp\u00e4rist\u00f6nsuojelussa, avaruusteknologiassa, tietotekniikassa, elektroniikassa ja energiantuotannossa sek\u00e4 monilla muilla aloilla.<\/p>\n
SiC on laajakaistainen puolijohdemateriaali (jonka elektronikaistav\u00e4li vaihtelee a-SiC:n 2,4 eV:n ja b-SiC:n 3,3 eV:n v\u00e4lill\u00e4), jolla on erinomainen s\u00e4hk\u00f6njohtavuus ja l\u00e4mp\u00f6tilavakaus. N\u00e4iden ominaisuuksien ansiosta se on houkutteleva vaihtoehto s\u00e4hk\u00f6komponenteihin, sill\u00e4 se tarjoaa erinomaista luotettavuutta ja tehokkuutta erityisesti suuritehoisissa sovelluksissa.<\/p>\n
Karborundumi, joka on toinen tihe\u00e4 SiC-muoto ja yksi maapallon kahdesta kovimmasta luonnonmineraalista timantin j\u00e4lkeen (9\u201310 Mohs), on kovalenttinen kiderakenne, joka perustuu Si\u2013C-sidoksiin, joissa pii- tai hiiliatomeja ymp\u00e4r\u00f6iv\u00e4t tetraedrit muodostavat wurtsiitin kaltaisia kuusikulmaisia kiderakenteita; Yleisin on a-SiC-polymorf, jolla on kuusikulmainen kiderakenne, kun taas beta-muoto, jolla on sinkkiblende-kiderakenne, on harvinaisempi.<\/p>\n
Synteettisen SiC:n nykyaikaisessa tuotannossa jauhettua hiekkaa saatetaan reagoimaan hiilen kanssa s\u00e4hk\u00f6uunissa korkeissa l\u00e4mp\u00f6tiloissa ja paineissa, mink\u00e4 j\u00e4lkeen se sintrataan, jolloin sen rakeet sitoutuvat toisiinsa muodostaen poikkeuksellisen kovan ja kest\u00e4v\u00e4n materiaalin. Hioma-ainevalmistajat k\u00e4ytt\u00e4v\u00e4t tyypillisesti reaktiosidottua sintrattua materiaalia, kun taas edistyneiden elektroniikkalaitteiden valmistajat hy\u00f6dynt\u00e4v\u00e4t Lely-menetelm\u00e4\u00e4 tai kemiallista kaasufaasipinnoitusta. Ty\u00f6ntekij\u00e4t, jotka altistuvat kummankin menetelm\u00e4n avulla valmistetuille hioma-aineille, voivat olla suuremmassa riskiss\u00e4 sairastua diffuusiin interstitiaaliseen keuhkofibroosiin tai muihin keuhkosairauksiin.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Silicon carbide, a non-oxide ceramic known for its hardness, strength and chemical resistance is widely used as an abrasive and diamond simulant material. Additionally, this non-oxide ceramic was the first material used to manufacture LEDs and detectors in early radios. Synthetic silicon carbide is manufactured by reacting silica and carbon in a reaction furnace at… Lue lis\u00e4\u00e4 \u00bbPiikarbidi<\/span><\/a><\/p>","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"neve_meta_sidebar":"","neve_meta_container":"","neve_meta_enable_content_width":"","neve_meta_content_width":0,"neve_meta_title_alignment":"","neve_meta_author_avatar":"","neve_post_elements_order":"","neve_meta_disable_header":"","neve_meta_disable_footer":"","neve_meta_disable_title":"","footnotes":""},"categories":[1],"tags":[],"class_list":["post-138","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-uncategorized"],"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/138","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=138"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/138\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":139,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/138\/revisions\/139"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=138"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=138"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=138"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}