کاربید سیلیسیم یا سیلیکون کارباید

کاربید سیلیسیم یا سیلیکون کارباید –  Silicon carbideیا کاربوراندم یا carborundum با فرمول شیمیایی SiC، یکی از مواد دیرگداز و نیمه رسانا است که به‌صورت خام در طبیعت یافت نمی‌شود. این ماده به‌صورت مصنوعی ساخته یا (سنتز) می‌شود. کاربرد آن در ساخت محصولات دیرگداز و ساینده‌ها است.

پودر سیلیسیوم کاربید مصنوعی

پودر سیلیسیوم کاربید مصنوعی از سال ۱۸۹۳ به صورت انبوه برای استفاده به عنوان ساینده و افزونه، تولید می‌شود. پودر کاربید سیلیسیم را می‌توان با تف جوشی به یکدیگر متصل کرد و سرامیک‌های بسیار سختی را ساخت که به‌طور گسترده‌ای در کاربردهایی که نیاز به تحمل بالا دارند، مانند ترمز اتومبیل، کلاچ اتومبیل و صفحات سرامیکی جلیقه‌های ضد گلوله استفاده می‌شود.این محصولات در کوره بلند، دستگاه‌های اسیدشویی، کوره قائم مس کاتدی، انواع نازل‌ها و کوره‌های ذوب فلزات و ساب زدن سنگ‌های مرمریت مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 

 

تاریخچخ کاربید کلسیم و سیلیسیوم

تولید در مقیاس وسیع در سال ۱۸۹۰ به ادوارد گودریچ آچسون نسبت داده می‌شود. آچسون در تلاش برای تهیه الماس مصنوعی بود که مخلوطی از خاک رس (سیلیکات آلومینیوم) و کک پودر شده (کربن) را در یک کاسه آهن گرم کرد. وی کریستال‌های آبی تشکیل دهنده را carborundum نامید و معتقد بود که آن ترکیبی جدید از کربن و آلومینیوم شبیه به کوراندوم است.

 

 

تاریخچه با تحلیل هنری مویسان

در سال ۱۸۹۳، فردیناند هنری مویسان هنگام بررسی نمونه‌های سنگ یافت شده در شهاب سنگ Canyon Diablo در آریزونا، ماده معدنی کمیاب طبیعی SiC را کشف کرد. این ماده معدنی به احترام وی moissanite نامگذاری شد. Moissan همچنین SiC را از طریق چندین مسیر، از جمله انحلال کربن در سیلیکون مذاب، ذوب مخلوط کاربید کلسیم و سیلیس و با کاهش سیلیس با کربن در کوره الکتریکی ، سنتز کرد.

 

 

ثبت اختراع پودر سیلیکون

آچسون روش ساخت پودر سیلیکون کاربید را در ۲۸ فوریه سال ۱۸۹۳ ثبت اختراع کرد. آچسون همچنین کوره الکتریکی دسته‌ای را ساخت که امروزه نیز SiC بوسیله آن ساخته می‌شود و شرکت Carborundum را برای تولید SiC فله ای تشکیل داد، که در ابتدا به عنوان ساینده استفاده می‌شد.

 

 

ویژگی های کاربید سیلیسیم

کاربید سیلیسیم دارای ساختار کریستالی هگزاگونال یا مکعبی است. چگالی این ماده برابر ۲۱/۳ گرم بر سانتی‌متر مکعب است و دارای مقاومت شیمیایی بالا و مقاومت الکتریکی پایینی است. سختی این ماده در مقیاس موس، بین کوراندوم و الماس است.[۶] کاربید سیلیسیم می‌تواند بدون بروز دادن تغییرات شیمیایی و فیزیکی قابل توجه، تا دمای ۱۰۰۰ درجه سلسیوس را نیز تحمل کند.

 

 

سنتز و تولید پودر سیلیسیم

سنتز سیلیسیم کاربید با استفاده از روش موسوم به فرایند اچسون صورت می‌گیرد. مواد اولیه این فرایند عبارتند از ماسه سیلیسی و زغال کک. این فرایند در دمای ۲۳۰۰ درجه سانتی‌گراد و با استفاده از جریان الکتریسیته اتفاق می‌افتد. تولید هر کیلوگرم سیلیسیم کاربید، به ۱۵ کیلووات ساعت انرژی الکتریکی نیاز دارد.

 

 

آیا پودر سیلیسیم یا کاربید در طبیعت یافت می شود؟

مویسانیت که به‌طور طبیعی اتفاق می‌افتد تنها در مقادیر اندک در انواع خاصی از شهاب سنگ و در رسوبات سنگ‌تراشی و کیمبرلیت یافت می‌شود. تقریباً تمام کاربید سیلیسیم در جهان، از جمله جواهرات موئسانیت، مصنوعی است. موسانیت طبیعی برای اولین بار در سال ۱۸۹۳ به عنوان یک جز کوچک از شهاب سنگ کانیون دیابلو در آریزونا توسط فردیناند هنری مویسان یافت شد، که ماده در سال ۱۹۰۵ به نام وی نامگذاری شد. در ابتدا کشف Moissan از SiC که به‌طور طبیعی اتفاق می‌افتد مورد اختلاف بود زیرا ممکن است نمونه وی توسط تیغه‌های اره سیلیکون کاربید آلوده شده باشد که در آن زمان از قبل در بازار بودند.

 

 

کاربردهای سایندگی برای ابزارهای برشی

صفحات برش بسیار نازک، ساخته شده از کاربید سیلیسیم.در هنر، به دلیل دوام و هزینه کم مواد، کاربید سیلیسیم ساینده ای محبوب برای ساخت نگین انگشتر مدرن است. در تولید، به دلیل داشتن سختی بالا از آن در فرایندهای ماشین کاری سایشی از قبیل سنگ زنی، هونینگ، برش با واترجت، و ساب پاشی استفاده می‌شود. از ذرات کاربید سیلیسیم برای ساخت سنباده کاغذی و ایجاد چسبندگی در اسکیت بردها استفاده می‌شود

 

 

نام دیگر کاربید سیلیکون چیست؟

کاربید سیلیکون که معمولاً با نام کربوراندوم نیز شناخته می شود، ترکیبی از سیلیکون و کربن است. کاربید سیلیکون یک ماده نیمه هادی به عنوان یک ماده نوظهور برای کاربرد در دستگاه های نیمه هادی است. کاربید سیلیکون توسط ادوارد آچسون پنسیلوانیایی در سال 1891 کشف شد.

 

 

تفاوت بین SI و SiC چیست؟

سیلیکون دارای ولتاژ شکست حدود 600 ولت است، در حالی که کاربید سیلیکون می تواند ولتاژهای 5-10 برابر بیشتر را تحمل کند. این در عمل به این معنی است که برنامه های کاربردی با قدرت بالا می توانند از فناوری نیمه هادی استفاده کنند یا اینکه دستگاهی با اختلاف ولتاژ یکسان می تواند تقریباً ده برابر کوچکتر شود.

 

 

کاربید سیلیکون چیست؟

کاربید سیلیکون، همچنین به عنوان SiC شناخته می شود، یک ماده پایه نیمه هادی است که از سیلیکون خالص و کربن خالص تشکیل شده است. می‌توانید SiC را با نیتروژن یا فسفر برای تشکیل نیمه‌رسانای نوع n آغشته کنید یا آن را با بریلیم، بور، آلومینیوم یا گالیم برای تشکیل یک نیمه‌رسانای نوع p آلایش دهید.

 

 

آیا کاربید سیلیکون ضد گلوله است؟

مواد سرامیکی مانند کاربید سیلیکون (SiC) به دلیل استحکام و استحکام قابل توجهی که دارند برای متوقف کردن گلوله های تفنگ ایده آل هستند. SiC را می توان با مواد پشتی ترکیب کرد و در جلیقه های محافظ قرار داد تا محافظت حیاتی بدن را در برابر هرگونه پرتابه با سرعت بالا فراهم کند.

 

آیا کاربید سیلیکون یک الماس است؟

گاهی اوقات آن را به اشتباه با الماس مقایسه می کنند، زیرا الماس در مقیاس موس در 10 قرار دارد، یک سطح بالاتر از کاربید سیلیکون. با این حال، سختی الماس تقریباً 3 برابر کاربید سیلیکون است. با این حال، SiC هنوز هم بسیار سخت است.

 

 

آیا کاربید سیلیکون برای انسان مضر است؟

* سیلیکون کاربید می تواند در هنگام تنفس روی شما تأثیر بگذارد. * سیلیکون کاربید می تواند چشم ها و بینی را در هنگام تماس تحریک کند. * قرار گرفتن مکرر در معرض سیلیکون کاربید ممکن است منجر به پنوموکونیوز (بیماری مزمن ریه) با تغییرات اشعه ایکس قفسه سینه و کاهش عملکرد ریه همراه با تنگی نفس، خس خس سینه و سرفه شود.

 

چرا Si بهتر از SiC است؟

غذای آماده. SiC به زودی از Si به عنوان ماده نیمه هادی غالب برای دستگاه های قدرت با ولتاژ بالاتر از 600 ولت پیشی خواهد گرفت. مزایای کلیدی آن شامل ارائه عملکرد ولتاژ بالاتر، محدوده دمایی گسترده تر و افزایش فرکانس سوئیچینگ در مقایسه با فناوری Si موجود است.

 

 

پلهای ارتباطی:

ما در اینستاگرام   | گفتگو و مشاوره واتساپی  | تماس مستقیم تلفنی  | تماس با ما

 

 

5/5 - (21 امتیاز)