مادة كربيد السيليكون

كربيد السيليكون مادة خام مهمة في الصناعات الحديثة. هناك تطبيقات بما في ذلك سيراميك SiC المتقدم ، المواد الكاشطة ، عدم الانزلاق ، أشباه الموصلات ، إلخ. دعونا نرى كيف يتم تطويره.

الرتبة الذرية NO. من الكربون والسيليكون هي 6 و 14. على التوالي ، هم في الفترتين الثانية والثالثة من عناصر مجموعة الكربون في الجدول الدوري. تعني هذه العلاقة الموضعية أن لديهم خصائص متشابهة في بعض النواحي.

الكربون موجود في كل مكان في حياتنا ، والمركبات المحتوية على الكربون هي الأساس المادي للحياة. كما يتواجد السيليكون بكثرة في القشرة الأرضية ، ولا سيما استخدامه في أشباه الموصلات والاتصالات الحديثة ، مما عزز تطور الحضارة الإنسانية.

في عالم الكيمياء ، يشبه الكربون والسيليكون إخوة من نفس العائلة. لقد تعايشوا لمليارات السنين على الأرض ، لكنهم لم يشكلوا صداقة قوية بين الحياة والموت. خام كربيد السيليكون في الطبيعة نادر جدًا.

في عام 1824 ، لاحظ العالم السويدي Jons Jakob Berzelius وجود كربيد السيليكون (SiC) عند تصنيع الماس ، مما فتح مقدمة للبحث البشري على مواد كربيد السيليكون. حتى عام 1891 ، حصل الأمريكي EG Acheson عن طريق الخطأ على كربيد السيليكون عندما كان يقوم بتجارب الماس المنصهرة. في ذلك الوقت ، اعتقد العلماء أن المادة كانت عبارة عن مزيج من الماس. لذلك أطلقوا على صنفرة كربيد السيليكون.

في عام 1893 ، طور أتشيسون طريقة للصهر الصناعي لكربيد السيليكون ، والتي غالبًا ما يشار إليها باسم فرن أتشيسون ، والذي تم استخدامه اليوم. هذه الطريقة هي نفسها مثل فرن المقاومة مع مادة كربونية مثل الجسم الأساسي ، ويتم تسخين خليط الكوارتز SiO2 والكربون بالكهرباء لتوليد كربيد السيليكون.

تضافرت العناصر C و Si لجعل كربيد السيليكون مادة لها العديد من الخصائص الكيميائية والفيزيائية الممتازة:

خمول كيميائي متفوق

صلابة عالية

قوة عالية

معامل التمدد الحراري المنخفض

الموصلية الحرارية العالية

نوع من أشباه الموصلات

كربيد السيليكون النقي نوع من الكريستال الشفاف. كربيد السيليكون الصناعي أصفر باهت أو أخضر أو ​​أزرق أو حتى أسود بسبب نوع ومحتوى الشوائب. في غضون ذلك ، تختلف الشفافية باختلاف نقائها. ينقسم التركيب البلوري لكربيد السيليكون إلى α-SiC سداسي أو معيني السطوح ومكعب β-SiC (كربيد السيليكون المكعب). يشكل α-SiC العديد من المتغيرات المختلفة بسبب هياكل التراص المختلفة لـ C و Si. يوجد أكثر من 70 نوعًا من SiC.

التطبيق الشائع لمادة كربيد السيليكون هو سيراميك كربيد السيليكون. تتميز بخصائص الصلابة العالية ، مقاومة التآكل العالية ، وقوة درجات الحرارة العالية. اليوم ، تطور تطبيق كربيد السيليكون من أقدم المواد الكاشطة إلى العديد من المجالات مثل المحامل وأشباه الموصلات والفضاء والكيمياء. نظرًا لارتفاع مساحة سطح التلامس بين المواد الكيميائية والجدار الداخلي للقناة الدقيقة ، فإن المفاعل الدقيق لديه متطلبات صارمة للغاية على مادة الجدار الداخلي. أصبحت مفاعلات القنوات الصغيرة أيضًا تطبيقًا مهمًا لكربيد السيليكون.