Piikarbidi (SiC) on yksi tunnetuista kovimmista aineista. 1800-luvun lopulta l\u00e4htien SiC:t\u00e4 on k\u00e4ytetty hioma-aineena sek\u00e4 uunien vuorauksissa k\u00e4ytett\u00e4vien tulenkest\u00e4vien materiaalien olennaisena osana.<\/p>\n
Polymorf on synteettisesti valmistettu aine, jota on saatavana keltaisista, vihreist\u00e4 ja sinimustaisiin v\u00e4rivaihteleviin kiteisiin. Se on polymorf, jolla on useita erillisi\u00e4 kiderakenteita, joita kutsutaan polytyypeiksi.<\/p>\n
Piikarbidin kovuus tekee siit\u00e4 ihanteellisen hioma-aineen lukuisiin teollisiin k\u00e4ytt\u00f6tarkoituksiin, kuten hioma-aineiden sidontaan ja pinnoitukseen, hiontaan, kvartsin sahaamiseen sek\u00e4 painehiontaan (m\u00e4rk\u00e4- tai kuivamenetelm\u00e4ll\u00e4) sek\u00e4 keraamisten ja tulenkest\u00e4vien materiaalien valmistukseen; elektroniikka- ja puolijohdeteollisuudessa hy\u00f6dynnet\u00e4\u00e4n sen l\u00e4mm\u00f6njohtavuutta, mik\u00e4 tekee piikarbidista houkuttelevan leikkuuty\u00f6kalun tehoelektroniikan ja LED-valaisimien valmistuksessa.<\/p>\n
Mustana esiintyv\u00e4\u00e4 piikarbidia kuvataan usein murenevaksi, keskitihe\u00e4ksi hioma-aineeksi, josta valmistetaan usein lasitettuja ja sidottuja hiomak\u00e4rki\u00e4, -laikkoja ja -hiomajyvi\u00e4 kovien tai hauraiden materiaalien, kuten kovametallien, valuraudan ja lasin, hiontaan. Lis\u00e4ksi t\u00e4t\u00e4 materiaalia voidaan k\u00e4ytt\u00e4\u00e4 metallurgiassa alhaisen vetolujuuden omaavien ei-rautametallien, kuten alumiinin ja titaanin, hiontaan.<\/p>\n
Hiomateollisuudessa k\u00e4ytett\u00e4v\u00e4t nykyaikaiset piikarbidin valmistusmenetelm\u00e4t muistuttavat Achesonin vuonna 1904 kehitt\u00e4m\u00e4\u00e4 menetelm\u00e4\u00e4. Hienoa piihiekkaa ja hiilt\u00e4, useimmiten jauhettua koksia, yhdistet\u00e4\u00e4n tiilisein\u00e4isess\u00e4 s\u00e4hk\u00f6vastusuunissa, jossa muodostuu joukko hiilijohtimia, joiden l\u00e4pi s\u00e4hk\u00f6virta kulkee ja saa aikaan reaktion piin ja hiilen v\u00e4lill\u00e4, jolloin sivutuotteena syntyy piikarbidia. H\u00e4nen keksint\u00f6ns\u00e4 toistettiin my\u00f6hemmin Henri Moissanin toimesta, joka valmisti piikarbidia k\u00e4ytt\u00e4m\u00e4ll\u00e4 kvartsin ja hiilen seosta.<\/p>\n
Piikarbidi on yksi kovimmista synteettisist\u00e4 materiaaleista ja yh\u00e4 suositumpi hioma-aine, erityisesti sen kovuuden ansiosta, hiomalaikkojen ja leikkuuty\u00f6kalujen valmistuksessa. Mohsin kovuusaste 9 viittaa timanttia vastaaviin murtumisominaisuuksiin. Lis\u00e4ksi piikarbidia k\u00e4ytet\u00e4\u00e4n my\u00f6s tulenkest\u00e4viss\u00e4 vuorauksissa, uunien osissa ja puolijohdealustoissa.<\/p>\n
Piikarbidin kemiallinen rakenne on tihe\u00e4sti pakkautunut: hiili- ja piiatomit ovat kovalenttisesti sitoutuneet toisiinsa tetraedrisiss\u00e4 kiteiss\u00e4, jotka koostuvat nelj\u00e4st\u00e4 pii- ja nelj\u00e4st\u00e4 hiiliatomista, jotka ovat yhteydess\u00e4 toisiinsa kulmissa ja pinottuina polaarisiksi rakenteiksi.<\/p>\n
Viimeaikaiset l\u00f6yd\u00f6t saattavat johtaa uusiin, piikarbidia hy\u00f6dynt\u00e4viin energial\u00e4hteisiin. Jianwu Sunin johdolla h\u00e4nen tutkimusryhm\u00e4ns\u00e4 kehitti 3C-SiC-materiaalin, jonka huokoinen rakenne on suunniteltu sieppaamaan suurimman osan siihen osuvasta ultravioletti- ja n\u00e4kyv\u00e4st\u00e4 valosta \u2013 mik\u00e4 voisi mahdollistaa riitt\u00e4v\u00e4n energian tuottamisen vedyn valmistamiseksi vedest\u00e4 pelk\u00e4st\u00e4\u00e4n auringonvalon avulla.<\/p>\n
Materiaali voisi mullistaa ydinpolttoaineen suojakuorimateriaalit \u201dAccident-Tolerant Fuel\u201d -ohjelmassa, jossa tarvitaan \u00e4\u00e4rimm\u00e4isi\u00e4 l\u00e4mp\u00f6tiloja kest\u00e4vi\u00e4 huipputeknologisia komposiitteja. Se olisi ensimm\u00e4inen kerta, kun t\u00e4t\u00e4 materiaalia k\u00e4ytett\u00e4isiin t\u00e4ss\u00e4 yhteydess\u00e4, ja merkitsisi t\u00e4rke\u00e4\u00e4 askelta kohti turvallisempien ja kustannustehokkaampien ydinvoimaj\u00e4rjestelmien kehitt\u00e4mist\u00e4.<\/p>\n
Piikarbidipuolijohteilla on suurempi kaistav\u00e4li kuin tavallisella piill\u00e4, mink\u00e4 vuoksi ne sopivat erinomaisesti tehoelektroniikkaan, kuten ajoneuvojen latureihin ja luistonestoj\u00e4rjestelmien inverttereihin.<\/p>\n
Koska sit\u00e4 voidaan my\u00f6s seosttaa typell\u00e4 tai fosforilla n-tyyppisen puolijohteen valmistamiseksi tai berylliumilla, boorilla, alumiinilla tai galliumilla p-tyyppisen puolijohteen valmistamiseksi, sen seostusaineiden pitoisuus ja avaruudellinen jakautuminen m\u00e4\u00e4r\u00e4\u00e4v\u00e4t elektronien liikkuvuuden ja l\u00e4pily\u00f6ntij\u00e4nnitteen \u2013 on olennaisen t\u00e4rke\u00e4\u00e4, ett\u00e4 lis\u00e4aineiden pitoisuutta ja sijaintia sek\u00e4 sen varmistamista, ettei ei-toivottuja ep\u00e4puhtauksia esiinny, hallitaan huolellisesti, jotta voidaan valmistaa korkean suorituskyvyn puolijohteita.<\/p>\n
Piikarbidia voidaan valmistaa useilla edistyneill\u00e4 menetelmill\u00e4. Yleisimmin k\u00e4ytetty menetelm\u00e4 on reaktiosidottu piikarbidin valmistus, jossa jauhemaista SiC:t\u00e4 saatetaan reagoimaan haihtuvien hiili- ja vetyyhdisteiden kanssa korkeissa l\u00e4mp\u00f6tiloissa. Toinen menetelm\u00e4 on yksikiteen kasvatus kemiallisen h\u00f6yrypinnoituksen avulla.<\/p>\n
Piikarbidi on ollut k\u00e4yt\u00f6ss\u00e4 jo yli 100 vuotta, mutta viime aikoina sen suosio on kasvanut r\u00e4j\u00e4hdysm\u00e4isesti, koska sill\u00e4 on lukuisia etuja perinteisempiin puolijohdemateriaaleihin verrattuna. N\u00e4it\u00e4 etuja ovat muun muassa tehonmuunnoksen tehokkuuden parantuminen, j\u00e4\u00e4hdytyskustannusten aleneminen sek\u00e4 ajomatkan pidentyminen, ja ne auttavat s\u00e4hk\u00f6autojen valmistajia pident\u00e4m\u00e4\u00e4n ajomatkaa luotettavien tehoelektroniikkakomponenttien avulla.<\/p>\n
Piikarbidi on mahdollistanut autojen nopean s\u00e4hk\u00f6ist\u00e4misen, sill\u00e4 se toimii huomattavasti tehokkaammin kuin perinteinen pii suuritehoisissa tehonmuunnosj\u00e4rjestelmiss\u00e4, kuten s\u00e4hk\u00f6ajoneuvojen (EV) inverttereiss\u00e4. T\u00e4m\u00e4 erinomainen suorituskyky johtuu materiaalin ylivoimaisista ominaisuuksista, kuten pienemmist\u00e4 kytkent\u00e4- ja johtoh\u00e4vi\u00f6ist\u00e4, turvallisemmasta toiminnasta korkeissa l\u00e4mp\u00f6tiloissa sek\u00e4 paremmista j\u00e4nniteominaisuuksista.<\/p>\n
Piikarbidi, joka on yksi tunnetuista kovimmista aineista, on ollut jo pitk\u00e4\u00e4n k\u00e4yt\u00f6ss\u00e4 erilaisissa teollisissa sovelluksissa siit\u00e4 l\u00e4htien, kun se tuli ensimm\u00e4isen kerran tunnetuksi vuonna 1891. Alun perin sit\u00e4 esiintyi vain pieni\u00e4 m\u00e4\u00e4ri\u00e4 moissanite-meteoriiteissa, mutta my\u00f6hemmin samana vuonna Edward Goodrich Acheson aloitti sen synteettisen valmistuksen yritt\u00e4ess\u00e4\u00e4n tuottaa timantteja.<\/p>\n
Piikarbidia k\u00e4ytet\u00e4\u00e4n nyky\u00e4\u00e4n l\u00e4mm\u00f6nkest\u00e4vien osien, kuten laakereiden, kulutusrenkaiden, upokkaiden ja polttimien suuttimien, valmistukseen. Lis\u00e4ksi piikarbidilla on keskeinen rooli luodinkest\u00e4vien liivien valmistuksessa sek\u00e4 elektroniikkasovelluksissa k\u00e4ytett\u00e4vien eritt\u00e4in tehokkaiden valodiodien (LED) tuotannossa.<\/p>\n
Piikarbidi on my\u00f6s t\u00e4rkein puolijohdemateriaali, jota k\u00e4ytet\u00e4\u00e4n s\u00e4hk\u00f6ajoneuvojen (EV) suuritehoisissa elektroniikkalaitteissa. Piikarbidi mahdollistaa laitteiden tehokkaamman ja nopeamman toiminnan; joidenkin s\u00e4hk\u00f6ajoneuvojen ajomatka voi jopa kaksinkertaistua yhdell\u00e4 latauksella sen poikkeuksellisten s\u00e4hk\u00f6isten ominaisuuksien ansiosta; sen parantunut hy\u00f6tysuhde v\u00e4hent\u00e4\u00e4 energiah\u00e4vi\u00f6it\u00e4 ja mahdollistaa kompaktimmat j\u00e4\u00e4hdytysj\u00e4rjestelm\u00e4t, jotka s\u00e4\u00e4st\u00e4v\u00e4t tilaa ja painoa, mik\u00e4 puolestaan antaa laitevalmistajille mahdollisuuden suunnitella entist\u00e4 virtaviivaisempia ja kevyempi\u00e4 ajoneuvoja.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Silicon Carbide (SiC) is one of the hardest known substances. Since the late 19th century, SiC has been used as an abrasive and an integral component in refractory materials used as kiln linings. Syntheticly manufactured and available in yellow to green to bluish-black iridescent crystals, polymorph is a polymorph with multiple distinct crystal structures known… Lue lis\u00e4\u00e4 \u00bbPii-karbidi ja sen k\u00e4ytt\u00f6 elektroniikassa ja puolijohteissa<\/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-218","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-uncategorized"],"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/218","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=218"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/218\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":219,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/218\/revisions\/219"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=218"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=218"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=218"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}