El material de carburo de silicio
El carburo de silicio es una materia prima importante en las industrias modernas. Hay aplicaciones que incluyen cerámica SiC avanzada, abrasiva, antideslizante, semiconductora , etc. Veamos cómo se desarrolla.
El rango atómico NO. de carbono y silicio son 6 y 14. Respectivamente, se encuentran en el segundo y tercer período de los elementos del grupo de carbono en la tabla periódica. Esta relación posicional significa que tienen propiedades similares en algunos aspectos.
El carbono es omnipresente en nuestras vidas, y los compuestos que contienen carbono son la base material de la vida. El silicio también es abundante en la corteza terrestre, especialmente su aplicación en semiconductores y comunicaciones modernas, lo que ha promovido el desarrollo de la civilización humana.
En el mundo de la química, el carbono y el silicio son como hermanos de la misma familia. Han coexistido durante miles de millones de años en la tierra, pero no han formado una fuerte amistad de vida o muerte. El mineral de carburo de silicio en la naturaleza es muy raro.
En 1824, el científico sueco Jons Jakob Berzelius observó la existencia de carburo de silicio (SiC) al sintetizar el diamante, lo que abrió el preludio de la investigación humana sobre materiales de carburo de silicio. Hasta 1891, el estadounidense EG Acheson obtuvo accidentalmente carburo de silicio cuando realizaba experimentos con diamantes fundidos. En ese momento, los científicos pensaron que el material era una mezcla de diamantes. Por eso lo llamaron esmeril de carburo de silicio.
En 1893, Acheson desarrolló un método para la fundición industrial de carburo de silicio, que a menudo se denomina horno Acheson, que se utiliza en la actualidad. Este método es el mismo que el horno de resistencia con material carbonoso como cuerpo central, y la mezcla de cuarzo SiO2 y carbono se calienta con electricidad para generar carburo de silicio.
Los elementos C y Si se han unido para hacer del carburo de silicio un material con excelentes propiedades químicas y físicas:
inercia química superior
alta dureza
alta resistencia
bajo coeficiente de dilatación térmica
alta conductividad térmica
tipo de semiconductor
El carburo de silicio puro es un tipo de cristal transparente. El carburo de silicio industrial es de color amarillo pálido, verde, azul o incluso negro debido al tipo y contenido de impurezas. Mientras tanto, la transparencia varía con su pureza. La estructura cristalina del carburo de silicio se divide en α-SiC hexagonal o romboédrico y β-SiC cúbico (carburo de silicio cúbico). El α-SiC constituye muchas variantes diferentes debido a las diferentes estructuras de apilamiento de C y Si. Hay más de 70 tipos de SiC.
La aplicación común del material de carburo de silicio es la cerámica de carburo de silicio. Tiene las características de alta dureza, alta resistencia a la corrosión y resistencia a altas temperaturas. En la actualidad, la aplicación del carburo de silicio se ha desarrollado desde los primeros abrasivos hasta muchos campos, como los cojinetes, los semiconductores, la industria aeroespacial y la química. Debido a la gran superficie de contacto entre los productos químicos y la pared interna del microcanal, el microrreactor tiene requisitos muy estrictos sobre el material de la pared interna. Los reactores de microcanal también se han convertido en una aplicación importante del carburo de silicio.