Szilícium-karbid

Szilícium-karbid

Tábornok
Chem. képlet	Sic
Fizikai tulajdonságok
Állapot	kristályok, drúzok vagy kristályos porok az átlátszó fehértől, sárgától, zöldtől vagy sötétkéktől a feketéig, a tisztaságtól, diszperziótól, allotróp és politípus módosulásoktól függően.
Moláris tömeg	40,0962 g/ mol
Sűrűség	3,21 g/cm³ [1]
Keménység	9.5
Ionizációs energia	9,3 ± 0,1 eV [2]
Termikus tulajdonságok
Hőfok
• olvadás	(bomlás) 2730 °C
• szublimáció	4892±1℉ [2]
Gőznyomás	0 ± 1 Hgmm [2]
Kémiai tulajdonságok
Oldhatóság
• vízben	oldhatatlan
• savakban	oldhatatlan
Optikai tulajdonságok
Törésmutató	2,55 [3]
Osztályozás
Reg. CAS szám	409-21-2
PubChem	9863
Reg. EINECS szám	206-991-8
MOSOLYOK	[C-]#[Si+]
InChI	InChI=1S/CSi/c1-2HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N
RTECS	VW0450000
CHEBI	29390
ChemSpider	9479
Biztonság
NFPA 704	0 egy 0
Az adatok standard körülményeken (25 °C, 100 kPa) alapulnak, hacsak nincs másképp jelezve.
Médiafájlok a Wikimedia Commons oldalon

A szilícium-karbid ( karborundum ) a szilícium és a szén bináris szervetlen kémiai vegyülete . A SiC kémiai képlete. A természetben rendkívül ritka ásványként - moissanitként - fordul elő . A szilícium-karbid port 1893 -ban állították elő . Csiszolóanyagként , félvezetőként , mikroelektronikában (villamos járművek erőműveiben), ékszerekben gyémántot utánzó betétekhez használják .

Megnyitás és a gyártás megkezdése

A szilícium -karbid korai, nem szisztematikus és gyakran fel nem ismert szintéziseiről Despretz (1849), Marsden (1880) és Colson (1882) számolt be [4] . A nagyüzemi gyártást Edward Goodrich Acheson kezdte 1893-ban. 1893. február 28-án szabadalmaztatott egy eljárást porított szilícium-karbid előállítására [5] . Az Acheson egy elektromos kemencét is kifejlesztett, amelyben még mindig folyik a szilícium-karbid létrehozása. Megalapította a Carborundum Company -t, hogy porított anyagot állítson elő, amelyet eredetileg csiszolóanyagként használtak [6] .

Történelmileg a szilícium-karbidot először csiszolóanyagként használták. Ezt követték az elektronikai eszközökben való alkalmazások. A 20. század elején a szilícium-karbidot használták detektorként az első rádióvevőkben [7] . 1907-ben Henry Joseph Round megalkotta az első LED -et úgy, hogy feszültséget adott a SiC kristályokra, és megfigyelte a sárga, zöld és narancssárga sugárzást a katódon . Ezeket a kísérleteket O. V. Losev megismételte a Szovjetunióban 1923-ban [8] .

A természetben való létezés formái

A természetes szilícium - karbid - moissanit csak elhanyagolható mennyiségben található meg egyes meteorittípusokban , valamint korund és kimberlit lelőhelyekben . Szinte minden a világon értékesített szilícium-karbid, beleértve a moissanit ékszereket is, szintetikus. A természetes moissanitot először 1893-ban fedezte fel kis hatszögletű lamellás zárványként az arizonai Canyon Diablo meteoritban Ferdinand Henri Moissan , akiről az ásványt 1905-ben nevezték el [9] . Moissannak a szilícium-karbid természetes eredetével kapcsolatos kutatásai kezdetben ellentmondásosak voltak, mert mintája fűrészből származó szilícium-karbid forgácsokkal szennyeződhetett (a fűrészek már akkor tartalmazták ezt az anyagot) [10] .

Bár a szilícium-karbid ritka a Földön, széles körben elterjedt az űrben . Szénben gazdag csillagok körüli porfelhőkben található , és bővelkedik érintetlen, változatlan meteoritokban (szinte kizárólag béta- polimorf formában ). A Murchison széntartalmú kondrit meteoritban talált szilícium-karbid szemcsék elemzése a szén és a szilícium rendellenes izotóp arányát mutatta ki, ami az anyag Naprendszeren kívüli eredetére utal : a SiC szemcsék 99%-a szénben gazdag csillagok közelében keletkezett. aszimptotikus óriás ág [11] . A szilícium-karbid gyakran kimutatható az ilyen csillagok körül az IR - spektrumukban [12] .

Gyártás

A természetben előforduló moissanit ritkasága miatt a szilícium-karbid általában mesterséges eredetű. A legegyszerűbb gyártási módszer a szilícium - dioxid szénnel történő szinterezése Acheson grafit elektromos kemencében, 1600-2500 °C magas hőmérsékleten:

{\mathsf {SiO_{2}+3C\ {\xrightarrow {1600-2500^{o}C))\ SiC+2CO\!\uparrow ))

Az Acheson kemencében képződött szilícium -karbid tisztasága a fűtőelemben lévő grafitellenállás távolságától függ .

A nagy tisztaságú színtelen, halványsárga és zöld kristályok vannak a legközelebb az ellenálláshoz. Az ellenállástól nagyobb távolságban a szín kékre vagy feketére változik a szennyeződések miatt. Szennyező anyagok leggyakrabban nitrogén és alumínium, ezek befolyásolják a keletkező anyag elektromos vezetőképességét [13] .

Tiszta szilícium-karbid állítható elő az úgynevezett Lely-eljárással [14] , amelynek során a porított SiC -t argonatmoszférában 2500 °C-on szublimálják , és egy hidegebb szubsztrátumra rakják le pelyhes egykristályok formájában 2-ig. × 2 cm méretű Ez az eljárás kiváló minőségű egykristályokat ad, amelyek gyors melegítésből magas hőmérsékletre jönnek létre, és főként 6H-SiC fázisból állnak. Egy továbbfejlesztett Lely-eljárás, amely indukciós hevítést foglal magában grafittégelyekben, még nagyobb, akár 10 cm átmérőjű egykristályokat eredményez [15] . A köbös SiC-t általában drágább eljárással termesztik - kémiai gőzleválasztással [13] [16] .

Tiszta szilícium-karbid nyerhető a polimer polimetil - szilán (SiCH 3 ) n hőbontásával is, inert gázatmoszférában, alacsony hőmérsékleten. A CVD-eljárás szempontjából a pirolízis módszer kényelmesebb, mivel a polimerből tetszőleges alakú tárgy formázható a kerámiává sütés előtt [17] [18] [19] [20] .

Szerkezet és tulajdonságok

A fő SiC politípusok szerkezetei
(β)3C-SiC
4H-SiC
(a)6H-SiC

A szilícium-karbidnak megközelítőleg 250 kristályos formája ismert [21] . A SiC polimorfizmust nagyszámú hasonló kristályszerkezet, úgynevezett politípus jellemzi. Ugyanannak a kémiai vegyületnek a változatai, amelyek két dimenzióban azonosak, de egy harmadikban különböznek. Így egy bizonyos sorrendben egy verembe halmozott rétegeknek tekinthetők [22] .

Az alfa-szilícium-karbid (α-SiC) a leggyakrabban előforduló polimorf . Ez a módosulás 1700 °C feletti hőmérsékleten jön létre, és hatszögletű rácsos, wurtzit típusú kristályszerkezettel rendelkezik .

A béta-módosítás (β-SiC) cinkkeverék típusú kristályszerkezettel (a gyémántszerkezettel analóg módon ) 1700 °C alatti hőmérsékleten jön létre [23] . Egészen a közelmúltig a béta formát viszonylag kevéssé használták a kereskedelemben, de mostanra, heterogén katalizátorként való felhasználása miatt, egyre nő az érdeklődés iránta. A béta-forma 1700°C feletti hőmérsékletre való hevítése a köbös béta-forma fokozatos átmenetéhez vezethet a hatszögletű (2Н, 4Н, 6Н, 8Н) és a rombuszos (15R) formává. [24] A folyamat hőmérsékletének és idejének növekedésével az összes létrejövő forma végül a 6H hatszögletű alfa-politípusba kerül. [25]

A főbb szilícium-karbid politípusok tulajdonságai [26] [27]

politípus	3C(β)	4H	6H(α)
Kristályos szerkezet	Cink gubanc (köbös)	Hatszögletű	Hatszögletű
tércsoport	${\mathsf {T_{d}^{2}-F43m))$	${\mathsf {C_{6v}^{4}-P6_{3}mc))$	${\mathsf {C_{6v}^{4}-P6_{3}mc))$
Pearson szimbólum	${\mathsf {cF8}}$	${\mathsf {hP8))$	${\mathsf {hP12))$
Rácsállandók (Å)	$4.3596$	$3.0730;10.053$	$3.0810;15.12$
Sűrűség (g/cm³)	3.21	3.21	3.21
Sávköz (eV)	2.36	3.23	3.05
MOS (GPa)	250	220	220
Hővezetőképesség (W/(cm K))	3.6	3.7	4.9

A tiszta szilícium-karbid színtelen. A barnától a feketéig terjedő árnyalatai a vasszennyeződésekhez kapcsolódnak . A kristályok irizáló ragyogása annak köszönhető, hogy levegővel érintkezve szilícium-dioxid filmréteg képződik a felületükön , ami a külső réteg passziválásához vezet.

A szilícium-karbid rendkívül inert kémiai anyag: gyakorlatilag nem lép kölcsönhatásba a legtöbb savval, kivéve a koncentrált hidrogén-fluoridot (hidrogén-fluorid), salétromsavat és ortofoszforsavat . Képes ellenállni a kültéri fűtésnek 1500 °C körüli hőmérsékletig. A szilícium-karbid nem olvad meg semmilyen ismert nyomáson, de 1700 °C feletti hőmérsékleten képes szublimálódni. A szilícium-karbid magas hőstabilitása alkalmassá teszi magas hőmérsékletű kemencék csapágyainak és berendezésalkatrészeinek készítésére.

Nagy érdeklődés övezi ezt az anyagot félvezető anyagként az elektronikában, ahol a nagy hővezető képesség , a nagy áttörési feszültség és a nagy elektromos áramsűrűség ígéretes anyaggá teszi a nagy teljesítményű eszközök számára [28] , beleértve a nagy teljesítményű eszközök létrehozását is. LED-ek. A szilícium-karbid hőtágulási együtthatója nagyon alacsony (4,0⋅10 -6 K), és meglehetősen széles üzemi hőmérséklet-tartományban nem tapasztal fázisátalakulásokat (beleértve a másodrendű fázisátalakulásokat), ami az egykristályok tönkremenetelét okozhatja [ 13 ] .

Elektromos vezetőképesség

A szilícium-karbid egy félvezető , amelynek vezetőképessége a szennyeződésektől függ. Az n -típusú vezetőképességet nitrogénnel vagy foszforral , a p - típusú pedig alumíniummal , bórral , galliummal vagy berilliummal való adalékolással kapjuk [3] . A fémes vezetőképességet bórral , alumíniummal és nitrogénnel erősen adalékolással érték el .

Szupravezetést találtunk a 3C-SiC:Al, 3C-SiC:B és 6H-SiC:B politípusokban azonos hőmérsékleten, 1,5 K-en [29] .

Fizikai tulajdonságok

A szilícium-karbid kemény, tűzálló anyag. A kristályrács hasonló a gyémánthoz. Egy félvezető . [harminc]

Szabványos képződésentalpia (298 K, kJ/mol): −66,1 [31]
Szabványos Gibbs képződési energia (298 K, kJ/mol): −63,7 [31]
A képződés standard entrópiája (298 K, J/mol K): 16,61 [31]
Szabványos moláris hőkapacitás (298 K, J/mol K): 26,86 [31]
A kristályrács természete: atomi. Kristályrács energia: 299 kcal/g forma [32]

Kémiai tulajdonságok

A szilícium-karbid az egyetlen bináris vegyület , amelyet D. I. Mengyelejev elemeinek periódusos rendszerének IV. csoportjának elemei képeznek . A kémiai kötés típusa szerint a szilícium-karbid a kovalens kristályokhoz tartozik. Az ionos kötés részaránya a Si- és C-atom elektronegativitásának bizonyos eltérései miatt nem haladja meg a 10-12%-ot. A kovalens kötés energiája a szilícium és a szénatomok között a SiC kristályokban csaknem háromszor nagyobb, mint a szilíciumkristályokban lévő atomok közötti kötés energiája. Erős kémiai kötéseinek köszönhetően a szilícium-karbid más anyagok közül kiemelkedik magas vegyszer- és sugárzásállóságával, a fizikai tulajdonságok hőmérsékleti stabilitásával, nagy mechanikai szilárdságával és nagy keménységével. Inert atmoszférában a szilícium-karbid csak nagyon magas hőmérsékleten bomlik le:

{\mathsf {SiC\ {\xrightarrow {2830^{\circ }C))\ Si+C))

Az erősen túlhevített gőz lebontja a szilícium-karbidot:

{\mathsf {SiC+2H_{2}O\ {\xrightarrow {1300^{\circ }C}}\ SiO_{2}+CH_{4}\!\uparrow }}

A tömény savak és keverékeik oldják a szilícium-karbidot:

{\mathsf {3SiC+8HNO_{3}\longrightarrow 3SiO_{2}+3CO_{2}\!\uparrow +8NO\!\uparrow +4H_{2}O))

{\mathsf {3SiC+18HF+8HNO_{3}\longrightarrow 3H_{2}[SiF_{6}]+3CO_{2}\!\uparrow +8NO\!\uparrow +10H_{2}O))

Oxigén jelenlétében a lúgok feloldják a szilícium-karbidot:

{\mathsf {SiC+2NaOH+2O_{2}\rightarrow Na_{2}SiO_{3}+CO_{2}\!\uparrow +H_{2}O))

{\mathsf {SiC+4NaOH+2O_{2}\ {\xrightarrow {t>350^{o}C}}\ Na_{2}SiO_{3}+Na_{2}CO_{3}+2H_ {2}O}}

Melegítéskor reakcióba lép oxigénnel :

{\mathsf {2SiC+3O_{2}\ {\xrightarrow {950-1700^{\circ }C}}\ 2SiO_{2}+2CO\!\uparrow }}

halogénekkel : _

{\mathsf {SiC+2Cl_{2}\ {\xrightarrow {600-1200^{\circ }C))\ SiCl_{4}+C))

nitrogénnel , szilícium-nitridet képezve :

{\displaystyle {\mathsf {6SiC+7N_{2}\ {\xrightarrow {1000-1400^{\circ }C}}\ 2Si_{3}N_{4}+3C_{2}N_{2))))

aktív fémekkel:

{\displaystyle {\mathsf {2SiC+5Mg\ {\xrightarrow {700^{\circ }C))\ 2Mg_{2}Si+MgC_{2))))

és peroxidjaik :

{\mathsf {SiC+4Na_{2}O_{2}\ {\xrightarrow {700-800^{\circ }C))\ Na_{2}SiO_{3}+Na_{2}CO_{3 }+2Na_{2}O}}

Alkalmazás

Csiszoló- és vágószerszámok

A modern forgácsoló műhelyben a szilícium-karbid népszerű csiszolóanyag erőssége és alacsony költsége miatt. A feldolgozóiparban nagy keménysége miatt csiszoló alkalmazásokban használják, mint például köszörülés , hónolás , vízsugaras vágás és homokfúvás . A szilícium-karbid részecskéket papírra laminálják , hogy csiszolópapírt hozzanak létre [33] .

Finom szilícium-karbid porok olajban, glicerinben vagy etilénglikolban készült szuszpenzióit használják a félvezető egykristályok ostyákká történő huzalozására.

1982- ben véletlenül egy alumínium-oxidból és szilícium-karbidból álló kompozitot fedeztek fel, amelynek kristályai nagyon vékony szálak formájában nőnek [34] .

Szerkezeti anyagok

A szilícium-karbidot, a volfrám -karbidot és más kopásálló anyagokat használják a mechanikus végtömítések létrehozására .

Az 1980-as és 1990-es években a szilícium-karbidot számos magas hőmérsékletű gázturbinás kutatási és fejlesztési programban vizsgálták az Egyesült Államokban, Japánban és Európában. A tervek szerint a kifejlesztett szilícium-karbid alkatrészek felváltanák a nikkel szuperötvözet turbinalapátokat és fúvókákat . Azonban egyik projekt sem vezetett ipari termeléshez, főként a szilícium-karbid alacsony ütésállósága és csekély törésállósága miatt [35] .

Más rendkívül kemény kerámia anyagokhoz ( alumínium-oxid és bór-karbid ) hasonlóan a szilícium-karbidot a fegyverek és katonai felszerelések védelmére használt kompozit páncélok alkotóelemeként , valamint a golyóálló mellények réteges kerámia/organoplasztikus páncélzatának szerves elemeként használják. A Pinnacle Armor " Dragon Skin " testpáncélja szilícium-karbid tárcsákat használ [36] .

Autóalkatrészek

A szén-szén kompozit anyagba beszivárgott szilíciumot kiváló minőségű "kerámia" tárcsafékek előállítására használják , mivel képes ellenállni a szélsőséges hőmérsékleteknek. A szilícium reakcióba lép a grafittal a „szén-szén kompozitban”, és szénszállal megerősített szilícium-karbiddá (C/SiC) válik. Az ebből az anyagból készült lemezeket egyes sportautókon használnak, így a Porsche Carrera GT -n , a Bugatti Veyron -on , a Chevrolet Corvette ZR1 -en , a Bentley -n , a Ferrarin , a Lamborghini -n [37] . A szilícium-karbidot szinterezett formában is használják dízel részecskeszűrőkben [38] . [ pontosítás ]

Elektronika és elektrotechnika

Az első SiC elektromos eszközök nemlineáris elemek voltak - varisztorok és szeleplevezetők (lásd még: tirit , vilit , latin , silit ), hogy megvédjék az elektromos berendezéseket a túlfeszültségtől . A szilícium-karbidot levezetőkben használják vilit anyag formájában - SiC és kötőanyag keveréke. A varisztornak nagy az ellenállása mindaddig, amíg a rajta lévő feszültség el nem ér egy bizonyos V T küszöbértéket , ezután az ellenállása alacsonyabb szintre csökken, és ezt az értéket addig tartja, amíg a rákapcsolt feszültség V T alá nem esik [39] .

Elektronikus eszközök

A szilícium-karbidot ultragyors nagyfeszültségű Schottky-diódákban , NMOS tranzisztorokban és magas hőmérsékletű tirisztorokban használják [40] . A szilícium- és gallium-arzenid műszerekhez képest a szilícium-karbid műszerek a következő előnyökkel rendelkeznek:

többszörösen nagyobb sávrés ;
10-szer nagyobb elektromos szilárdság ;
magas megengedett üzemi hőmérséklet (legfeljebb 600 °C);
hővezető képessége háromszor nagyobb, mint a szilíciumé, és majdnem 10-szer nagyobb, mint a gallium-arzenidé;
sugárzásállóság ; _
az elektromos jellemzők stabilitása hőmérséklet-változásokkal és a paraméterek időbeli eltolódása nélkül.

A szilícium-karbid csaknem kétszázötven módosítása közül csak kettőt használnak félvezető eszközökben - 4H-SiC és 6H-SiC .

A szilícium-dioxid alapú elemek interfészével kapcsolatos problémák hátráltatják az n-MOS tranzisztorok és a szilícium-karbid alapú IGBT -k fejlesztését. További probléma, hogy a SiC maga is lebomlik a nagy elektromos mezők hatására egymásra rakódó hibaláncok kialakulása miatt, de ez a probléma nagyon hamar megoldható [41] .

A SiC LED -ek története egészen figyelemre méltó: először H. Round fedezte fel a SiC lumineszcenciáját 1907-ben. Az első kereskedelmi LED-ek szintén szilícium-karbid alapúak voltak. A 3C-SiC-ből sárga LED-eket a Szovjetunióban az 1970-es években gyártottak [42] , a kéket (6H-SiC-ből) pedig az 1980-as években világszerte [43] . A termelés hamarosan leállt, mert a gallium-nitrid 10-100-szor fényesebb kibocsátást mutatott. Ez a hatásfok-különbség a SiC kedvezőtlen közvetett sávszélességéből adódik, míg a gallium-nitrid direkt sávszélességgel rendelkezik, ami növeli a fényerősséget. A SiC azonban továbbra is a LED-ek egyik fontos alkotóeleme - a gallium-nitrid eszközök termesztésének kedvelt szubsztrátuma, és hőelosztóként is szolgál a nagy teljesítményű LED-ekben [43] .

Csillagászat és precíziós optika

Merevsége, nagy hővezető képessége és alacsony hőtágulási együtthatója a szilícium-karbidot hőstabil anyaggá teszi széles üzemi hőmérséklet-tartományban. Ez okozza a szilícium-karbid mátrixok széles körű alkalmazását tükörelemek gyártására különféle optikai rendszerekben, például csillagászati teleszkópokban vagy lézersugárzást alkalmazó erőátviteli rendszerekben. A technológia fejlődése ( kémiai gőzleválasztás ) lehetővé teszi akár 3,5 méter átmérőjű polikristályos szilícium-karbid korongok készítését. A tükrös nyersdarabok számos módszerrel előállíthatók, beleértve a tiszta, finom szilícium-karbid por nagynyomású sajtolását. Több teleszkóp, például a Gaia , már fel van szerelve ezüstbevonatú szilícium-karbid optikával [44] [45] .

Pirometria

A szilícium-karbid szálak a gázok hőmérsékletének mérésére szolgálnak a finomszálas pirometriának nevezett optikai módszerrel. Méréskor vékony (15 µm átmérőjű) szilícium-karbid szálakat vezetnek be a mérési zónába. A szálak gyakorlatilag nincs hatással az égési folyamatra, hőmérsékletük közel van a lángéhoz. Ezzel a módszerrel 800-2500 K tartományban lehet hőmérsékletet mérni [46] [47] .

Fűtőelemek

A szilícium-karbid fűtőelemek gyártásához való felhasználásának első említése a 20. század elejére nyúlik vissza, amikor az USA-beli The Carborundum Company és a berlini EKL készítette. .

Jelenleg a szilícium-karbid az egyik tipikus anyag a fűtőelemek gyártásához, amelyek levegőben 1400 °C-ig, semleges vagy redukáló környezetben 2000 °C-ig képesek működni. , ami észrevehetően magasabb, mint ami sok fémfűtőhöz elérhető .

A szilícium-karbid fűtőelemeket színesfémek és üveg olvasztására, fémek hőkezelésére , úsztatott üvegre , kerámiák , elektronikai alkatrészek gyártására stb. használják [48] .

Atomenergia

A reakció-szinterezett szilícium-karbid a külső káros tényezőkkel – köztük a természetesekkel – szembeni nagy ellenállása, a nagy szilárdság és keménység, az alacsony hőtágulási együttható és a szennyeződések és hasadási termékek alacsony diffúziós együtthatója miatt az atomenergiában is alkalmazásra talált [49] .

A szilícium-karbidot más anyagokkal együtt nukleáris fűtőelemek tristrukturális izotróp bevonatának rétegeként használják magas hőmérsékletű reaktorokban, beleértve a gázhűtéses reaktorokat is.

A szilícium-karbid kannák a nukleáris hulladékok hosszú távú tárolására és ártalmatlanítására készültek.

Ékszer

Drágakőként a szilícium-karbidot ékszerekben használják: „szintetikus moissanitnak” vagy egyszerűen „moissanitnak” nevezik. A moissanit hasonló a gyémánthoz: átlátszó és kemény (9-9,5 a Mohs-skálán , míg a gyémánt 10-es), törésmutatója 2,65-2,69 (a gyémánt 2,42-hez képest ).

A moissanit szerkezete valamivel bonyolultabb, mint a hagyományos cirkóniának . A gyémánttal ellentétben a moissanit erős kettős törést mutathat . Ez a minőség kívánatos bizonyos optikai mintáknál, de nem drágakövek esetében. Emiatt a moissanit drágaköveket a kristály optikai tengelye mentén vágják, hogy minimalizálják a kettős törés hatását. A moissanit sűrűsége kisebb, 3,21 g/cm³ (a gyémánt 3,53 g/cm³-mal szemben ), és sokkal jobban ellenáll a hőnek. Az eredmény egy magas ásványi fényű kő , tiszta élekkel és jól ellenáll a külső hatásoknak. A 800°C-on égő gyémánttal ellentétben a moissanit 1800°C-ig érintetlen marad (összehasonlításképpen: 1064°C a tiszta arany olvadáspontja ). A moissanite népszerűvé vált a gyémánt helyettesítőjeként, és összetéveszthető a gyémánttal, mivel hővezető képessége sokkal közelebb áll a gyémánthoz, mint bármely más gyémánt helyettesítőé. A drágakő megkülönböztethető a gyémánttól kettős töréséről és nagyon csekély zöld vagy sárga fluoreszcenciájáról ultraibolya fényben [50] .

Acélgyártás _

A szilícium-karbid üzemanyagként szolgál az acélgyártáshoz a konverteriparban . Tisztább, mint a szén , ami csökkenti a termelési hulladékot. Hőmérsékletnövelésre és szén -dioxid szabályozásra is használható . A szilícium-karbid használata olcsóbb, és tiszta acél előállítását teszi lehetővé, mivel a ferroszilícium és a szén kombinációjához képest alacsony a nyomelemek mennyisége [51] .

Katalizátor

A szilícium-karbid természetes ellenállása az oxidációval szemben, valamint a nagyobb felületű β-SiC köbös formájának szintézisének új módjainak felfedezése nagy érdeklődést vált ki heterogén katalizátorként való alkalmazása iránt . Ezt a formát már használták katalizátorként szénhidrogének, például n-bután , maleinsavanhidrid oxidációjában [52] [53] .

Grafén gyártás

A szilícium-karbidot grafén előállítására használják magas hőmérsékleten végzett grafitizálással. Ez az előállítás a grafén nagy léptékű szintézisének egyik ígéretes módszere a gyakorlati alkalmazásokhoz [54] [55] . A magas hőmérséklet (2830 °C, mint fent a reakcióban) a szilícium-karbid lebomlását okozza. A szilícium, mint illékonyabb elem, elhagyja a felszínhez közeli rétegeket, így egy- vagy többrétegű grafén marad, amelyek közül az alsó erősen kapcsolódik a tömbkristályhoz. Kiindulási anyagként 6H-SiC(0001) egykristályokat használnak, amelyek felületén hőkezelés hatására mintegy 1 mikronos méretű grafén teraszok alakultak ki, amelyeket több rétegű régiók választottak el egymástól [56] .

Alkalmazások az építőiparban

Használható szálerősítésű betonban (hasonlóan a bazaltszálhoz ) [57] .

Lásd még

Jegyzetek

↑ Patnaik, P. Inorganic Chemicals kézikönyve . - McGraw-Hill Education , 2002. - ISBN 0070494398 .
↑ 1 2 3 http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0555.html
↑ 12 A szilícium-karbid (SiC) tulajdonságai . Ioff Intézet. Archiválva az eredetiből 2012. április 24-én. (határozatlan)
↑ Weimer, A.W. Karbid, nitrid és borid anyagok szintézise és feldolgozása . - Springer, 1997. - P. 115. - ISBN 0412540606 .
↑ Acheson, G. (1893) 492 767 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalom "Mesterséges kristályos széntartalmú anyag előállítása"
↑ A karborundum gyártása – új iparág (1894. július 4.). Archiválva az eredetiből 2009. január 23-án.
↑ Dunwoody, Henry H. C. (1906) 837 616 számú US szabadalom "Vezeték nélküli távírórendszer" (szilícium-karbid detektor)
↑ Hart, Jeffrey A.; Stefanie Ann Lenway, Thomas Murtha. Az elektrolumineszcens kijelzők története . Archiválva az eredetiből 2012. április 24-én. (határozatlan)
↑ Moissan, Henry. Nouvelles recherches sur la météorité de Cañon Diablo (francia) // Comptes rendus :magazin. - 1904. - Kt. 139 . - P. 773-786 .
↑ Di Pierro S. et al. Kőzetképző moissanit (természetes α-szilícium-karbid) (olasz) // American Mineralogist : napló. - 2003. - V. 88 . - P. 1817-1821 .
↑ Sándor CM O'D. Csillagközi szilícium-karbid in situ mérése két CM kondrit meteoritban // Nature : Journal. - 1990. - 1. évf. 348 . - P. 715-717 . - doi : 10.1038/348715a0 .
↑ Jim Kelly. A szilícium-karbid asztrofizikai természete . Archiválva az eredetiből 2017. május 4-én. (határozatlan)
↑ 1 2 3 Harris, Gary Lynn. Properties of silicon carbide = Properties of Silicon carbide. - Egyesült Királyság: IEE, 1995. - 282 p. — 19. o.; 170–180. — ISBN 0852968701 .
↑ Lely, Jan Anthony. Darstellung von Einkristallen von Silicium Carbid und Beherrschung von Art und Menge der eingebauten Verunreinigungen (német) // Journal Berichte der Deutschen Keramischen Gesellschaft. - 1955. - H. 32 . - S. 229-236 .
↑ N.Ohtani, T.Fujimoto, T.Aigo, M.Katsuno, H.Tsuge, H.Yashiro. Nagy, kiváló minőségű szilícium-karbid szubsztrátok // Nippon Steel Technical Report sz. 84. - 2001. Archiválva : 2012. március 4.
↑ Byrappa, K.; Ohachi, T. Kristálynövekedési technológia . - Springer, 2003. - S. 180-200. — ISBN 3540003673 .
↑ Kancsó, M.W.; Joray, SJ; Bianconi, PA Sztöchiometrikus szilícium-karbid sima, folyamatos filmjei poli(metil-szilil)-ből // Fejlett anyagok. - 2004. - S. 706 . - doi : 10.1002/adma.200306467 .
↑ Park, Yoon-Soo. SiC anyagok és eszközök . - Akadémiai Kiadó, 1998. - S. 20-60. — ISBN 0127521607 .
↑ Bunsell, AR; Piant, A. A kis átmérőjű szilícium-karbid szálak három generációjának fejlesztésének áttekintése // Journal of Materials Science. - 2006. - S. 823 . - doi : 10.1007/s10853-006-6566-z .
↑ Laine, Richard M. Kerámia előtti polimer útvonalak a szilícium-karbidhoz. - Babonneau, Firenze: Anyagkémia, 1993. - 260. o . - doi : 10.1021/cm00027a007 .
↑ Cheung, Rebecca. Szilícium-karbid mikroelektromechanikus rendszerek zord környezetekhez . - Imperial College Press, 2006. - P. 3. - ISBN 1860946240 .
↑ Morkoç, H.; Street, S.; Gao, G. B.; Lin, M. E.; Sverdlov, B.; Burns, M. Nagy sávú SiC, III-V nitrid és II-VI ZnSe alapú félvezető eszköz technológiák. - Journal of Applied Physics , 1994. - S. 1363 . - doi : 10.1063/1.358463 .
↑ Muranaka, T. Szupravezetés hordozóval adalékolt szilícium- karbidban : ingyenes letöltés. — Sci. Technol. Adv. Mater., 2008. doi : 10.1088/1468-6996/9/4/044204 .
↑ 119-128. oldal, Silicon Carbide, szerk. G. Khenita és R. Roll, ford. angolról; M. Mir: 1972 349s., ill.
↑ G. G. Gnesin "Silicon Carbide Materials" M. Metallurgy: 1977, 216s, ill.
↑ A szilícium-karbid (SiC) tulajdonságai . Ioff Intézet. Letöltve: 2009. június 6. Az eredetiből archiválva : 2012. április 24.. (határozatlan)
↑ Yoon-Soo Park, Willardson, Eicke R Weber. SiC anyagok és eszközök . - Akadémiai Kiadó , 1998. - P. 1-18. — ISBN 0127521607 .
↑ Bhatnagar, M.; Baliga, BJ 6H-SiC, 3C-SiC és Si összehasonlítása az erősáramú eszközökhöz . - IEEE Transactions on Electron Devices, 1993. március. - Vol. 3 . - S. 645-655 . - doi : 10.1109/16.199372 .
↑ Kriener, M. Szupravezetés erősen bórral adalékolt szilícium- karbidban // Sci . Technol. Adv. mater. : magazin. - 2008. - Kiadás. 9 . - S. 044205 . - doi : 10.1088/1468-6996/9/4/044205 .
↑ A legfontosabb szilíciumvegyületek (elérhetetlen link) . Letöltve: 2010. május 24. Az eredetiből archiválva : 2007. október 13.. (Orosz)
↑ 1 2 3 4 Rabinovich, V. A. Szilícium-karbid // Rövid kémiai kézikönyv / V. A. Rabinovich, Z. Ya. Khavin. - L . : Kémia, 1977. - S. 74.
↑ A. M. Golub. Általános és szervetlen kémia = Zagalna és szervetlen kémia. - Vishcha iskola, 1971. - S. 227. - 443 p. - 6700 példány.
↑ Fuster, Marco A. (1997) "Gördeszka markolatszalag", US 5,622,759 szabadalom
↑ Bansal , Narottam P. Kerámia kompozitok kézikönyve . - Springer, 2005. - P. 312. - ISBN 1402081332 .
↑ Kerámia turbinás motorokhoz . Archiválva az eredetiből: 2009. április 6.
↑ Sárkánybőr – A legjobban védő testpáncél – könnyű . Jövő tűzereje. Archiválva az eredetiből 2012. április 24-én. (határozatlan)
↑ A 10 legjobb gyors autó (nem elérhető link) . Archiválva az eredetiből: 2009. augusztus 26. (határozatlan)
↑ O'Sullivan, D.; Pomeroy, MJ; Hampshire, S.; Murtagh, MJ Szilícium-karbid dízel részecskeszűrők dízel üzemanyag hamulerakódásokkal szembeni lebomlási ellenállása // MRS eljárás. - 2004. - Kiadás. 19 . - S. 2913-2921 . - doi : 10.1557/JMR.2004.0373 .
↑ Whitaker, Jerry C. Az elektronikai kézikönyv . - CRC Press, 2005. - P. 1108. - ISBN 0849318890 .
↑ Bhatnagar, M.; Baliga, BJ 6H-SiC, 3C-SiC és Si összehasonlítása teljesítményeszközöknél // IEEE Transactions on Electron Devices. - 1993. március. - Kiadás. 3 . - S. 645-655 . - doi : 10.1109/16.199372 .
↑ Madar, Roland. Anyagtudomány: Szilícium-karbid versenyben: Természet. - 2004-08-26. - Probléma. 430 . - S. 974-975 . - doi : 10.1038/430974a .
↑ Sárga SiC LED . Archiválva az eredetiből 2012. április 24-én. (határozatlan)
↑ 1 2 Stringfellow , Gerald B. Nagy fényerejű fénykibocsátó diódák . - Academic Press , 1997. - P. 48, 57, 425. - ISBN 0127521569 .
↑ A valaha volt világűrbe helyezett legnagyobb teleszkóptükör , az Európai Űrügynökség. Az eredetiből archiválva : 2012. október 19. Letöltve: 2010. május 3.
↑ Petrovsky, GT 2,7 méter átmérőjű szilícium-karbid elsődleges tükör a SOFIA teleszkóphoz // Journal Proc. SPIE. - S. 263 .
↑ Vékonyszálas pirometria, amelyet a Flames hőmérsékletének mérésére fejlesztettek ki , NASA. Az eredetiből archiválva: 2012. március 15. Letöltve: 2010. május 3.
↑ Maun, Jignesh D.; Sunderland, PB; Urban, D.L. Vékonyszálú pirometria digitális fényképezőgéppel // Alkalmazott optika. - 2007. - Kiadás. 4 . - S. 483 . - doi : 10.1364/AO.46.000483 . — PMID 17230239 .
↑ Yeshvant V. Deshmukh. Ipari fűtés: alapelvek, technikák, anyagok, alkalmazások és tervezés . - CRC Press, 2005. - S. 383-393. — ISBN 0849334055 .
↑ López-Honorato, E. TRISO bevont üzemanyag-részecskék fokozott SiC tulajdonságokkal // Journal of Nuclear Materials : Journal. - 2009. - S. 219 . - doi : 10.1016/j.jnucmat.2009.03.013 .
↑ O'Donoghue, M. Gems . – Elsevier. - 2006. - S. 89. - ISBN 0-75-065856-8 .
↑ Szilícium-karbid (acélipar ) . Archiválva az eredetiből 2012. április 24-én.
↑ Rase, Howard F. Kereskedelmi katalizátorok kézikönyve : heterogén katalizátorok : [ eng. ] . - CRC Press, 2000. - P. 258. - ISBN 0849394171 .
↑ Singh, SK Nagy felületű szilícium-karbid rizshéjból : Katalizátorok hordozóanyaga : [ eng. ] / SK Singh, KM Parida, BC Mohanty … [ et al. ] // Reakciókinetika és katalízis betűk. - 1995. - 1. évf. 54.—P. 29–34. - doi : 10.1007/BF02071177 .
↑ de Heer, Walt A. Nanofizikai kézikönyv . - Epitaxiális grafén: Taylor és Francis, 2010. - ISBN 1420075381 . (nem elérhető link)
↑ de Heer, Walt A. Epitaxiális grafén // Solid State Communications. - 2007. - 92. o . - doi : 10.1016/j.ssc.2007.04.023 . Az eredetiből archiválva : 2008. december 9.
↑ Eletsky A. V., Iskandarov I. M., Knizhnik A. A., Krasikov D. N. Graphene : előállítási módszerek és termofizikai tulajdonságok // Uspekhi fizicheskikh nauk . - Orosz Tudományos Akadémia , 2011. - T. 181 . - S. 227-258 . - doi : 10.3367/UFNr.0181.201103a.0233 . (Orosz)
↑ 212. K. A. Saraikina, V. A. Shamanov Beton szórt megerősítése // Bulletin of PSTU. Urbanisztika. 2011. 2. sz.

Linkek

Kelly, Jim. A SiC rövid története : [ arch. 2008.01.19 . ] // Jim Kelly iratszekrénye. - Kémiai Tanszék, University College London, 2005. - október 27. — Hozzáférés időpontja: 2020.06.23.
Szilícium-karbid: technológia, tulajdonságok, alkalmazások / Szerk. Belyaeva A. E., Konakova R. V. - Harkov: ISMA, 2010. - 532 p. — ISBN 978-966-02-5445-9
Digonsky SV Tűzálló anyagok szintézisének és szinterezésének gázfázisú folyamatai. — M.: GEOS, 2013. — 462 p.

Szótárak és enciklopédiák

Bibliográfiai katalógusokban
BNF : 13163471b GND : 4055009-6 J9U : 987007543762305171 LCCN : sh85122519 NDL : 00572656 NKC : ph184813