Plik Węglik krzemu Jest to kowalencyjne ciało stałe składające się z węgla i krzemu. Ma dużą twardość o wartości od 9,0 do 10 w skali Mohsa, a jego wzór chemiczny to SiC, co może sugerować, że węgiel jest związany z krzemem wiązaniem kowalencyjnym potrójnym, z ładunkiem dodatnim (+) na Si i ładunek ujemny (-) na węglu (+Tak≡C-).
W rzeczywistości wiązania w tym związku są zupełnie inne. Został odkryty w 1824 roku przez szwedzkiego chemika Jön Jacoba Berzeliusa podczas próby syntezy diamentów. W 1893 roku francuski naukowiec Henry Moissani odkrył minerał, którego skład zawierał węglik krzemu.
Odkrycia dokonano podczas badania próbek skał z krateru meteorytu w Devil's Canyon w USA. Nazwał ten minerał moissanitem. Z drugiej strony Edward Goodrich Acheson (1894) stworzył metodę syntezy węglika krzemu, przereagowania piasku lub kwarcu o wysokiej czystości z koksem naftowym..
Goodrich nazwał otrzymany produkt karborundem (lub karborundem) i założył firmę zajmującą się produkcją materiałów ściernych.
Indeks artykułów
Powyższy obrazek ilustruje sześcienną i krystaliczną strukturę węglika krzemu. Ten układ jest taki sam jak w przypadku diamentu, pomimo różnic w promieniach atomów między C i Si..
Wszystkie wiązania są silnie kowalencyjne i kierunkowe, w przeciwieństwie do jonowych ciał stałych i ich oddziaływań elektrostatycznych.
SiC tworzy czworościany molekularne; to znaczy wszystkie atomy są związane z czterema innymi. Te czworościenne jednostki są połączone ze sobą wiązaniami kowalencyjnymi, przyjmując warstwowe struktury krystaliczne..
Ponadto warstwy te mają własne układy kryształów, które są trzech typów: A, B i C..
Oznacza to, że warstwa A różni się od B, a druga od C. Tak więc kryształ SiC składa się z ułożenia szeregu warstw, co jest zjawiskiem znanym jako politypizm..
Na przykład sześcienny poltyp (podobny do diamentu) składa się ze stosu warstw ABC i dlatego ma krystaliczną strukturę 3C..
Inne stosy tych warstw również generują inne struktury, między tymi romboedrycznymi i sześciokątnymi politypami. W rzeczywistości krystaliczne struktury SiC stają się „krystalicznym zaburzeniem”.
Najprostsza struktura heksagonalna SiC, 2H (górne zdjęcie), powstaje w wyniku ułożenia warstw w sekwencję ABABA ... Po każdych dwóch warstwach sekwencja się powtarza i stąd pochodzi cyfra 2.
40,11 g / mol
Różni się w zależności od metody otrzymywania i użytych materiałów. Mogą to być kryształy: żółte, zielone, czarno-niebieskie lub opalizujące.
3,16 g / cm3
2830 ºC.
2.55.
Istnieje polimorfizm: sześciokątne kryształy αSiC i sześcienne kryształy βSiC.
9 do 10 w skali Mohsa.
Jest odporny na działanie silnych kwasów i zasad. Dodatkowo węglik krzemu jest chemicznie obojętny..
- Wysoka przewodność cieplna.
- Wytrzymuje wysokie temperatury.
- Wysoka przewodność cieplna.
- Niski współczynnik liniowej rozszerzalności cieplnej, dzięki czemu wytrzymuje wysokie temperatury przy małej rozszerzalności.
- Odporny na szok termiczny.
- Wysoka odporność na ściskanie.
- Odporny na ścieranie i korozję.
- Jest to lekki materiał o dużej wytrzymałości i odporności.
- Zachowuje elastyczność w wysokich temperaturach.
Jest to półprzewodnik, który może spełniać swoje funkcje w wysokich temperaturach i ekstremalnych napięciach, przy niewielkim rozpraszaniu swojej mocy na pole elektryczne..
- Węglik krzemu jest półprzewodnikiem zdolnym do wytrzymania wysokich temperatur, wysokich gradientów napięcia lub pola elektrycznego 8 razy bardziej niż krzem. Z tego powodu znajduje zastosowanie przy budowie diod, tranzystorów, tłumików oraz wysokoenergetycznych urządzeń mikrofalowych..
- Z tego związku wykonano diody elektroluminescencyjne (LED) oraz detektory do pierwszych radiotelefonów (1907). Obecnie w produkcji żarówek LED węglik krzemu został zastąpiony azotkiem galu, który emituje od 10 do 100 razy jaśniejsze światło..
- W układach elektrycznych węglik krzemu jest używany jako piorunochron w systemach elektroenergetycznych, ponieważ może regulować jego rezystancję poprzez regulację napięcia na nim..
- W procesie znanym jako spiekanie cząstki węglika krzemu - a także cząstki towarzyszące - są podgrzewane do temperatury niższej niż temperatura topnienia tej mieszaniny. W ten sposób zwiększa odporność i wytrzymałość przedmiotu ceramicznego poprzez tworzenie silnych wiązań między cząstkami..
- Ceramika strukturalna z węglika krzemu ma szeroki zakres zastosowań. Stosowane są w hamulcach tarczowych i sprzęgłach samochodowych, w filtrach cząstek stałych oraz jako dodatek do olejów zmniejszający tarcie.
- Zastosowania ceramiki strukturalnej z węglika krzemu stały się powszechne w częściach narażonych na działanie wysokich temperatur. Na przykład dotyczy to gardzieli wtryskiwaczy rakietowych i rolek pieców..
- Połączenie wysokiej przewodności cieplnej, twardości i stabilności w wysokiej temperaturze sprawia, że komponenty do rur wymienników ciepła są produkowane z węglika krzemu..
- Ceramika strukturalna jest stosowana w wtryskiwaczach do piaskowania, uszczelnieniach samochodowych pomp wodnych, łożyskach i matrycach do wytłaczania. Jest to również materiał na tygle, używany do wytapiania metali..
- Wchodzi w skład elementów grzejnych stosowanych przy wytopie szkła i metali nieżelaznych oraz przy obróbce cieplnej metali.
- Może być stosowany do pomiaru temperatury gazów. W technice znanej jako pirometria, włókno z węglika krzemu jest podgrzewane i emituje promieniowanie, które jest skorelowane z temperaturą w zakresie 800-2500 ºK..
- Jest stosowany w elektrowniach jądrowych, aby zapobiec wyciekowi materiału powstałego w wyniku rozszczepienia.
- Przy produkcji stali jest używany jako paliwo.
Jeszcze bez komentarzy