Silicio karbido cheminė struktūra, savybės ir naudojimo būdai

The silicio karbidas tai yra kovalentinė kieta medžiaga, sudaryta iš anglies ir silicio. Jis yra labai kietas, kurio vertė Mohso skalėje yra 9,0–10, o jo cheminė formulė yra SiC, o tai gali reikšti, kad anglis yra susieta su siliciu trimis kovalentiniais ryšiais, teigiamu krūviu (+ ) Si ir neigiamo krūvio (-) anglies \ t⁺Si≡C^-).

Tiesą sakant, šio junginio nuorodos yra visiškai skirtingos. 1824 m. Jį atrado Švedijos chemikas Jön Jacob Berzelius, bandydamas sintezuoti deimantus. 1893 m. Prancūzų mokslininkas Henry Moissani atrado mineralą, kurio sudėtyje yra silicio karbido.

Šis atradimas buvo atliktas nagrinėjant roko pavyzdžius iš meteorito kraterio Devil's Canyon, JAV. UU Jis pavadino šį mineralą kaip moissanitą. Kita vertus, Edward Goodrich Acheson (1894) sukūrė silicio karbido sintezės metodą, reaguojant su smėliu arba didelio grynumo kvarco su naftos koksu.

Goodrich pavadino karborundą (arba karborundiumą) į gautą produktą ir įkūrė įmonę, gaminančią abrazyvus.

Indeksas

• 1 Cheminė struktūra
• 2 Ypatybės
  • 2.1 Bendrosios savybės
  • 2.2 Šiluminės savybės
  • 2.3 Mechaninės savybės
  • 2.4 Elektros savybės
• 3 Naudojimas
  • 3.1 Kaip abrazyvas
  • 3.2 Struktūrizuotos keramikos forma
  • 3.3 Kiti naudojimo būdai
• 4 Nuorodos

Cheminė struktūra

Viršutinis vaizdas parodo silicio karbido kubinę ir kristalinę struktūrą. Šis susitarimas yra toks pat, kaip ir deimantų, nepaisant atomų spindulių skirtumų tarp C ir Si.

Visos jungtys yra stipriai kovalentinės ir kryptingos, skirtingai nuo jonų kietųjų dalelių ir jų elektrostatinės sąveikos.

SiC sudaro molekulinę tetrahedrą; tai yra, visi atomai yra susieti su keturiais kitais. Šie tetraedriniai vienetai sujungiami kovalentinėmis jungtimis, kurios sluoksniais priima kristalines struktūras.

Be to, šie sluoksniai turi savo kristalų išdėstymus, kurie yra trijų tipų: A, B ir C.

Tai reiškia, kad sluoksnis A skiriasi nuo B, o šis - C. Taigi, SiC kristalas susideda iš sluoksnių sekos, kuri atsiranda dėl reiškinio, vadinamo politipizmu..

Pavyzdžiui, kubinis polytypas (panašus į deimantų) susideda iš ABC sluoksnio ir todėl turi kristalinę struktūrą 3C.

Kiti šių sluoksnių krūvos taip pat sukuria kitas struktūras, tarp šių romboedrinių ir šešiakampių polititų. Iš tiesų SiC kristalinės struktūros yra „kristalinis sutrikimas“..

Paprasčiausia šešiakampė SiC struktūra, 2H (viršutinis vaizdas), susidaro dėl to, kad sluoksniai sukraunami su ABABA seka ... Po kiekvieno dviejų sluoksnių seka kartojama, ir tai yra, kai numeris 2 kilęs iš.

Savybės

Bendrosios savybės

Molinė masė

40,11 g / mol

Išvaizda

Priklauso nuo gavimo būdo ir naudojamų medžiagų. Jis gali būti: geltonas, žalias, juodos spalvos arba raudonieji kristalai.

Tankis

3,16 g / cm3

Lydymosi temperatūra

2830 ° C.

Lūžio rodiklis

2.55.

Kristalai

Yra polimorfizmas: αSiC šešiakampiai kristalai ir βSiC kubiniai kristalai.

Kietumas

Nuo 9 iki 10 Moho skalėje.

Atsparumas cheminiams veiksniams

Jis atsparus stiprių rūgščių ir šarmų poveikiui. Be to, silicio karbidas yra chemiškai inertiškas.

Šiluminės savybės

- Didelis šilumos laidumas.

- Atitinka didelę temperatūrą.

- Didelis šilumos laidumas.

- Linijinio šiluminio plėtimosi koeficientas mažas, kuris palaiko aukštą temperatūrą su maža plėtra.

- Atsparus šiluminiam smūgiui.

Mechaninės savybės

- Didelis spaudimo stipris.

- Atsparus dilimui ir korozijai.

- Tai lengva, stiprios ir atsparios medžiagos.

- Išlaiko savo elastingumą esant aukštai temperatūrai.

Savybės elektrinis

Tai puslaidininkis, kuris gali atlikti savo funkcijas esant aukštai temperatūrai ir ekstremalioms įtampoms..

Naudojimas

Kaip abrazyvas

- Silicio karbidas yra puslaidininkis, galintis atlaikyti aukštą temperatūrą, aukštos įtampos arba elektrinio lauko gradientus 8 kartus daugiau, nei silicis gali atlaikyti. Štai kodėl ji yra naudinga statant diodus, keitiklius, slopintuvus ir didelės energijos mikrobangų įrenginius.

- Šviesos diodai (LED) ir pirmųjų radijo signalų detektoriai (1907) gaminami su šiuo junginiu. Šiuo metu LED lempų gamyboje silicio karbidas buvo pakeistas galio nitridu, kuris spinduliuoja 10–100 kartų šviesesnį.

- Elektros sistemose silicio karbidas yra naudojamas kaip žaibo strypas elektros energijos sistemose, nes jie gali reguliuoti jų atsparumą reguliuodami įtampą..

Struktūrizuotos keramikos forma

- Procesas, vadinamas sukepinimu, silicio karbido dalelės, taip pat ir kompanionų dalelės, yra šildomos iki žemesnės temperatūros nei šio mišinio lydymosi temperatūra. Taigi, jis padidina keramikos objekto stiprumą ir stiprumą, sudarant stiprius ryšius tarp dalelių.

- Struktūrinė silicio karbido keramika turi plačią paskirtį. Jie naudojami diskinių stabdžių ir variklinių transporto priemonių sankabose, dyzelino dalelių filtruose ir alyvų prieduose, siekiant sumažinti trintį..

- Silicio karbido konstrukcinės keramikos panaudojimas plačiai paplitęs aukštoje temperatūroje. Pavyzdžiui, tai yra raketų purkštukų ir krosnių ritinių gerklės atvejis.

- Didelio šiluminio laidumo, kietumo ir aukšto temperatūros stabilumo derinys leidžia šilumokaičio vamzdžių komponentus su silicio karbidu.

- Konstrukcinė keramika naudojama smėliaspaudžiams purkštuvuose, vandens siurblių automatiniai sandarikliai, guoliai ir išspaudimai. Jis taip pat sudaro tiglių medžiagą, naudojamą metalo liejimui.

- Tai yra dalis šildymo elementų, naudojamų stiklo ir spalvotųjų metalų lydymui, taip pat metalų terminiam apdorojimui..

Kiti naudojimo būdai

- Jis gali būti naudojamas dujų temperatūros matavimui. Technologijoje, vadinamoje pirometrija, šildomas silicio karbido gijos ir spinduliuojama spinduliuotė, kuri koreliuoja su 800–2500 ° C temperatūros intervalu..

- Jis naudojamas branduolinėse elektrinėse, kad būtų išvengta skilimo metu susidarančios medžiagos nuotėkio.

- Plieno gamyboje jis naudojamas kaip kuras.

Nuorodos

1. Nicholas G. Wright, Alton B. Horsfall. Silicio karbidas: senojo draugo sugrįžimas. Material Matters 4 tomas 2 straipsnis. Gauta 2018 m. Gegužės 5 d., Iš: sigmaaldrich.com
2. John Faithfull (2010 m. Vasario mėn.). Karbundo kristalai. Gauta 2018 m. Gegužės 5 d., Iš: commons.wikimedia.org
3. Charles & Colvard. Polytipizmas ir moissanitas. Gauta 2018 m. Gegužės 5 d., Iš: moissaniteitalia.com
4. Medžiagos mokslininkas. (2014). SiC2HstructureA. [Pav.] Gauta 2018 m. Gegužės 5 d., Iš: commons.wikimedia.org
5. Vikipedija. (2018). Silicio karbidas. Gauta 2018 m. Gegužės 5 d., Iš: en.wikipedia.org
6. Navarro SiC. (2018). Silicio karbidas. Gauta 2018 m. Gegužės 5 d., Iš: navarrosic.com
7. Barselonos universitetas. Silicio karbidas, SiC. Gauta 2018 m. Gegužės 5 d., Iš: ub.edu
8. „CarboSystem“. (2018). Silicio karbidas. Gauta 2018 m. Gegužės 5 d., Iš: carbosystem.com