Chemische Struktur, Eigenschaften und Verwendung von Siliziumkarbid -Carbid

Siliziumkarbidkristalle

Was ist Siliziumkarbid?

Er Siliziumkarbid Es ist ein kovalenter Feststoff, der durch Kohlenstoff und Silizium gebildet wird. Es ist von großer Härte mit einem Wert von 9,0 bis 10 auf der MOHS und eine negative Belastung (-) in Kohlenstoff (⁺Sis ais^-).

Tatsächlich sind Links in dieser Verbindung völlig unterschiedlich. Es wurde 1824 vom schwedischen Chemiker Jön Jacob Berzelius entdeckt, während er versuchte, Diamanten zu synthetisieren. 1893 entdeckte der französische Wissenschaftler Henry Moissani ein Mineral, dessen Komposition Siliziumkarbid enthielt.

Diese Entdeckung untersuchte es bei der Untersuchung von Gesteinsproben aus dem Krater eines Meteoriten im Diablo Canyon, EE. UU. Er nannte dieses Mineral als Moissanita. Auf der anderen Seite erstellte Edward Goodrich Acheson (1894) eine Methode zur Synthese von Siliziumcarbid, reagierter Sand oder Hochreinheit -Quarz mit Öl Cola.

Goodrich nannte Carborundum (oder Carborundium) zu dem erhaltenen Produkt und gründete ein Unternehmen zur Herstellung von Schleifeln.

Chemische Struktur

Das obere Bild zeigt die kubische und kristalline Struktur von Siliziumkarbid. Diese Anordnung ist die gleiche wie die des Diamanten, trotz der Unterschiede der Atomradios zwischen C und SI.

Alle Verbindungen sind im Gegensatz zu ionischen Feststoffe und deren elektrostatische Wechselwirkungen stark kovalent und richtungsfähig.

Die sic -Form molekulare Tetraeder; Das heißt, alle Atome sind mit vier anderen verbunden. Diese tetraedrischen Einheiten binden durch kovalente Bindungen aneinander, wobei kristalline Strukturen durch Schichten eingesetzt werden.

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Außerdem haben diese Schichten ihre eigenen kristallinen Anordnungen, die drei Arten ausmachen: A, B und C.

Das heißt, eine Schicht A unterscheidet sich von B und letzteres zum C. Somit besteht der SiC -Kristall darin, eine Schichtsequenz zu stapeln, die das als Polytipismus bekannte Phänomen auftritt.

Zum Beispiel besteht das kubische Polytype (ähnlich dem des Diamanten) aus einer ABC -Schichtstapelung und weist daher eine kristalline 3C -Struktur auf.

Andere Stapel dieser Schichten erzeugen auch andere Strukturen, unter diesen Rhomboédica und sechseckigen Politikern. Tatsächlich sind die kristallinen Strukturen des sic eine "kristalline Störung".

Die einfachste hexagonale Struktur für den sic, das 2H (überlegenes Bild), wird infolge des Stapelns der Schichten mit der Sequenzababa gebildet ... Nach zwei Schichten wiederholt die Sequenz und von dort aus der Nummer die Zahl 2 entsteht aus.

Eigentum von Siliziumkarbid

Allgemeine Eigenschaften

Molmasse

40,11 g/mol

Aussehen

Variiert mit der Methode zum Erhalten und den verwendeten Materialien. Es kann sein: Gelb, grün, schwarzblau oder schillernde Kristalle.

Dichte

3,16 g/cm3

Schmelzpunkt

2830 ºC.

Brechungsindex

2.55.

Kristalle

Es gibt Polymorphismus: αsic -hexagonale Kristalle und βsische kubische Kristalle.

Härte

9 bis 10 auf der MOHS -Skala.

Resistenz gegen chemische Wirkstoffe

Es ist resistent gegen die Wirkung von Säuren und starken Alkalen. Darüber hinaus ist Siliziumkarbid chemisch inert.

Thermische Eigenschaften

• Hohe thermische Leitfähigkeit.
• Es unterstützt große Temperaturen.
• Hohe thermische Leitfähigkeit.
• Niedriger linearer thermischer Dilatationskoeffizient, daher unterstützt er große Temperaturen mit niedriger Expansion.
• Thermischer Schockresistent.

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Mechanische Eigenschaften

• Hoher Beständigkeit gegen Kompression.
• Abrieb und Korrosionsbeständigkeit.
• Es ist ein leichtes Material von großer Festigkeit und Widerstand.
• Behält seinen elastischen Widerstand bei hohen Temperaturen bei.

Eigenschaften elektrisch

Es ist ein Halbleiter, der seine Funktionen bei hohen Temperaturen und extremen Spannungen erfüllen kann, wobei die Stromversorgung des elektrischen Feldes wenig abgelöst wird.

Verwendungen von Siliziumkarbid

Als abrasiv

• Siliziumkarbid ist ein Halbleiter, der große Temperaturen, Hochspannung oder elektrische Feldgradienten 8 -mal mehr stützen kann, als Silizium standhalten kann. Daher Nützlichkeit bei der Konstruktion von Dioden, Transitoren, Suppressoren und mit hoher Energy -Mikrowellengeräten.
• Mit der Verbindung werden leichte Dioden (LED) und die Detektoren der ersten Funkgeräte (1907) hergestellt. Derzeit wurde Siliziumkarbid durch die Herstellung von LED -Lampen durch Galliumnitur ersetzt.
• In elektrischen Systemen Siliziumkohlenhydrate.

In Form strukturierter Keramik

• In einem als Sintern bekannten Prozess werden Silizium -Carbid -Partikel - sowie die der Begleiter - bei einer niedrigeren Temperatur erhitzt als die Schmelztemperatur dieses Gemisches. Somit nimmt der Widerstand und die Stärke des Keramikobjekts zu, indem sie starke Verbindungen zwischen den Partikeln bilden.
• Die strukturelle Keramik von Siliziumkarbid hatte eine umfassende Auswahl an Verwendungsmöglichkeiten. Sie werden in Scheibenbremsen und in den Füßen von Kraftfahrzeugen, in Partikelfiltern in Diesel und als Zusatz in Ölen verwendet, um die Reibung zu verringern.
• Die Verwendung der Strukturkeramik von Siliziumkarbid wurde in den Teilen verallgemeinert, die hohen Temperaturen ausgesetzt sind. Dies ist beispielsweise der Fall des Hals der Injektoren der Raketen und der Rollen der Öfen.
• Die Kombination aus hoher thermischer Leitfähigkeit, Härte und Stabilität bei hohen Temperaturen führt dazu.
• Strukturkeramik wird in den Injektoren von Sandjets, Automobilstempel von Wasserpumpen, Lagern und Extrusionswürfel verwendet. Es bildet auch das Material der Crosole, die in der Gießerei von Metallen verwendet werden.
• Es ist Teil der Heizelemente, die in der Gießerei von Glas und nicht fassenden Metallen sowie in der Kalorienbehandlung von Metallen verwendet werden.

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Andere Verwendungen

• Es kann bei der Gastemperaturmessung verwendet werden. In einer Technik, die als Pyrometrie bekannt ist.
• Es wird in Kernkraftwerken verwendet, um die durch Spaltung erzeugte Lecks des Materials zu vermeiden.
• In der Stahlproduktion wird es als Kraftstoff verwendet.