Diamantkiselkarbid \u00e4r inte bara h\u00e5rt, utan har ocks\u00e5 en exceptionell kemisk best\u00e4ndighet. Dessutom \u00e4r dess v\u00e4rmeutvidgningskoefficient och konduktivitet l\u00e5ga medan v\u00e4rmeledningsf\u00f6rm\u00e5gan \u00e4r utm\u00e4rkt.<\/p>\n
Henri Moissan uppt\u00e4ckte f\u00f6rst kristallin kiselkarbidpolymorf 1893, men moderna till\u00e4mpningar av SiC \u00e4r enbart syntetiska eftersom naturligt polykristallint SiC \u00e4r s\u00e4llsynt.<\/p>\n
Kiselkarbid \u00e4r en halvledare med brett bandgap och utm\u00e4rkt v\u00e4rmeledningsf\u00f6rm\u00e5ga samt korrosions- och v\u00e4rmebest\u00e4ndighet, vilket g\u00f6r den l\u00e4mplig f\u00f6r anv\u00e4ndning i tuffa milj\u00f6er. Kiselkarbid har ocks\u00e5 en Mohs-skala p\u00e5 9-9,5 j\u00e4mf\u00f6rt med diamantens 10. Denna h\u00e5rdhet kommer fr\u00e5n dess unika kristallstruktur som inneh\u00e5ller fyra hexagonala kisel-kolatomer t\u00e4tt sammanbundna i kubiska gitterstrukturer bundna med starka bindningar; dessutom \u00e4r kiselkarbid mycket billigare och l\u00e4ttare vilket g\u00f6r den popul\u00e4rt utnyttjad industriella applikationer.<\/p>\n
SiC \u00e4r allm\u00e4nt k\u00e4nt f\u00f6r sin h\u00e5rdhet, vilket g\u00f6r det anv\u00e4ndbart i m\u00e5nga applikationer som slipning, sk\u00e4rning och borrning. Tyv\u00e4rr kan dock den h\u00f6ga h\u00e5llfastheten ibland leda till d\u00e5lig brottseghet - ett oacceptabelt resultat med tanke p\u00e5 att mekanisk sp\u00e4nningsresistens \u00e4r avg\u00f6rande inom m\u00e5nga omr\u00e5den.<\/p>\n
Grafen kan f\u00f6rb\u00e4ttra brottsegheten hos SiC, vilket g\u00f6r att den kan uth\u00e4rda \u00f6kade mekaniska p\u00e5frestningar utan att spricka under stress. Denna effekt uppn\u00e5s genom att applicera en epitaxial grafenbel\u00e4ggning \u00f6ver ytan; tester med en Berkovich diamantindenter visade att denna \u00f6kning var upp till 30% under l\u00e5ga belastningar; \u00e4nnu mer m\u00e4rkbar f\u00f6r indenter som gick djupare \u00e4n 175nm - n\u00e4stan tre hundra g\u00e5nger tjockare \u00e4n dess lager av grafen!<\/p>\n
SiC:s f\u00f6rb\u00e4ttrade brottseghet \u00e4r s\u00e4rskilt betydelsefull eftersom den g\u00f6r det m\u00f6jligt f\u00f6r tillverkare att tillverka mer l\u00e5nglivade och h\u00e5llbara produkter, s\u00e4rskilt d\u00e4r tunga belastningar eller tryck m\u00e5ste uppr\u00e4tth\u00e5llas av dess till\u00e4mpning. Det ger betydande f\u00f6rdelar i s\u00e5dana situationer.<\/p>\n
Materialforskare st\u00e5r idag inf\u00f6r utmaningen att skapa kompakta och prisv\u00e4rda kylfl\u00e4nsar f\u00f6r elektroniska enheter som datorprocessorer och halvledarlasrar. Aluminium och koppar \u00e4r bland de mest anv\u00e4nda materialen, men b\u00e5da har relativt l\u00e5g v\u00e4rmeledningsf\u00f6rm\u00e5ga (250 W\/(m2*K) eller 400 W\/(m2*K)), vilket begr\u00e4nsar deras anv\u00e4ndningsomr\u00e5den.<\/p>\n
Naturlig enkristallin diamant har den h\u00f6gsta v\u00e4rmeledningsf\u00f6rm\u00e5gan bland bulkmaterial, men f\u00f6r att maximera de praktiska till\u00e4mpningarna av dess h\u00f6ga v\u00e4rmeledningsf\u00f6rm\u00e5ga m\u00e5ste den integreras i kompositmaterial.<\/p>\n
Forskare framst\u00e4ller vanligen s\u00e5dana kompositer med hj\u00e4lp av diamantpartiklar som fyllnadsmaterial och aluminium-, koppar- eller silvermetaller (vanligen aluminium) som bindemedel. Bindningen kan \u00e5stadkommas antingen mekaniskt genom att flytande metall pressas in i diamant under h\u00f6gt tryck eller genom gastrycksinfiltration.<\/p>\n
V\u00e4rmeledningsf\u00f6rm\u00e5gan hos s\u00e5dana kompositer beror p\u00e5 samspelet mellan kristallina diamantytor och sm\u00e4lt bindemedelsmetall, d\u00e4r olika kristallografiska ytor hos diamanten v\u00e4tar olika beroende p\u00e5 den kristallografiska ytans v\u00e4tbarhet; aluminium v\u00e4tar bra med kvadratiska ytor (001 kvadratiska och 11111 hexagonala ytor hos diamant), medan det inte f\u00e4ster vid 100> kubiska ytor. Kontaktmotst\u00e5ndet vid diamant-metallgr\u00e4nserna - det s.k. Kapitsa-resistansen - spelar ocks\u00e5 en viktig roll f\u00f6r de termiska egenskaperna. Det kan bero p\u00e5 att diamanten inte f\u00e4ster perfekt vid metallen eller p\u00e5 att diamanten och metallen har olika linj\u00e4ra v\u00e4rmeutvidgningskoefficienter.<\/p>\n
Kiselkarbidens kemiska inertitet h\u00e4rr\u00f6r fr\u00e5n dess unika kristallstruktur som best\u00e5r av kol- och kiselatomer som binds samman av starka bindningar i kristallgittret, vilket ger den \u00f6verl\u00e4gsna kemiska inertitetsegenskaper som g\u00f6r att den kan motst\u00e5 oxidation samtidigt som den erbjuder l\u00e5ga termiska expansionshastigheter och styrka, vilket g\u00f6r detta material l\u00e4mpligt f\u00f6r m\u00e5nga tuffa kemiska milj\u00f6er.<\/p>\n
Tryckfri sinterad diamantkiselkarbid \u00e4r mycket best\u00e4ndig mot syror (saltsyra, svavelsyra och fluorv\u00e4tesyra), alkalier och sm\u00e4lta salter upp till 1600degC, samt mycket best\u00e4ndig mot oxiderande media som syre, kv\u00e4veoxid och kolmonoxid. Dess korrosionsbest\u00e4ndighet g\u00f6r den l\u00e4mplig f\u00f6r exponering f\u00f6r syre, kv\u00e4veoxider eller kolmonoxidmilj\u00f6er.<\/p>\n
\u00c4ven om diamant anses vara ett av de h\u00e5rdaste materialen p\u00e5 jorden kan dess styrka inte j\u00e4mf\u00f6ras med volframkarbid eller borkarbid. Kiselkarbid \u00f6vergl\u00e4nser b\u00e5da dessa material genom att vara tre g\u00e5nger h\u00e5rdare \u00e4n volfram och tv\u00e5 g\u00e5nger h\u00e5rdare \u00e4n bor; dessutom finns det ett material som \u00e4r h\u00e5rdare \u00e4n b\u00e5da: syntetiska diamanter.<\/p>\n
Standard SiC kan anv\u00e4ndas i mekaniska t\u00e4tningsapplikationer, men dess d\u00e5liga prestanda beror ofta p\u00e5 dess of\u00f6rm\u00e5ga att l\u00e4tt uppn\u00e5 hydrodynamiska f\u00f6rh\u00e5llanden - det vill s\u00e4ga bildandet av en v\u00e4tskefilm mellan glidytorna. Diamond-SiC ger betydligt l\u00e4gre friktion under b\u00e5de blandade och gr\u00e4nssm\u00f6rjningsf\u00f6rh\u00e5llanden \u00e4ven vid mycket h\u00f6ga kontakttryck och glidhastigheter, vilket g\u00f6r att diamantkornen smidigt kan plana ut och j\u00e4mna till ytorna utan att drabbas av n\u00f6tning eller friktionsv\u00e4rmeskador.<\/p>\n
F\u00f6r n\u00e4rvarande st\u00e5r specialister inom materialvetenskap inf\u00f6r en sv\u00e5r uppgift n\u00e4r det g\u00e4ller att utveckla kompakta och prisv\u00e4rda kylfl\u00e4nsar f\u00f6r elektroniska apparater som datorer, halvledarlasrar och h\u00f6geffektiva mikrochips. S\u00e5dana v\u00e4rmeavledande material m\u00e5ste uppfylla str\u00e4nga termiska egenskaper som \u00f6vertr\u00e4ffar aluminium och koppar samt ha justerbara termiska expansionskoefficienter med l\u00e5g elektrisk resistivitet; enkristalldiamant har visat sig vara ett mycket lovande material f\u00f6r att uppfylla dessa kriterier med sin v\u00e4rmeledningsf\u00f6rm\u00e5ga p\u00e5 \u00f6ver 2.200 W\/(m*K).<\/p>\n
Nedan visas en bild med en gr\u00e5 boll som representerar en kolatom i en diamant, sammankopplad av fyra svarta linjer som representerar kovalenta bindningar - denna form av bindning \u00e4r det som ger diamanter deras styrka.<\/p>\n
Kiselkarbid (SiC) \u00e4r ett av de h\u00e5rdaste material som m\u00e4nskligheten n\u00e5gonsin har st\u00f6tt p\u00e5, n\u00e4st efter diamant n\u00e4r det g\u00e4ller h\u00e5rdhet. Brinell-h\u00e5rdhetstester indikerar att det har 2400, men ytterligare koltillsats kan \u00f6ka detta v\u00e4rde ytterligare.<\/p>\n
F\u00f6r att uppn\u00e5 maximal densitet och minimal porositet i ett diamant\/SiC-kompositmaterial anv\u00e4ndes en optimerad blandning av tre storlekar av diamantpartiklar tillsammans med Dinger-Funks fyllnadsmodell f\u00f6r partikelstaplingsteori. R\u00f6ntgendiffraktion och svepelektronmikroskopi (SEM) anv\u00e4ndes ocks\u00e5 f\u00f6r att verifiera dess struktur; genom att anv\u00e4nda detta tillv\u00e4gag\u00e5ngss\u00e4tt f\u00f6rhindrades vidh\u00e4ftning mellan produkt och sm\u00e4lt kisel samt uppn\u00e5ddes \u00f6verl\u00e4gsen densitet med utm\u00e4rkta prestandaresultat.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Diamond silicon carbide is not only hard, but it offers exceptional chemical resistance as well. Furthermore, its thermal expansion coefficient and conductivity rates are low while thermal conduction capabilities are excellent. Henri Moissan first discovered crystalline silicon carbide polymorph in 1893, though modern applications of SiC are solely synthetic since natural polycrystalline SiC is rare.… L\u00e4s mer \"Diamant Kiselkarbid<\/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-519","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-uncategorized"],"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/sv\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/519","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/sv\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/sv\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/sv\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/sv\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=519"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/sv\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/519\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":520,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/sv\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/519\/revisions\/520"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/sv\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=519"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/sv\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=519"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/sv\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=519"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}