silisyum karbür malzeme
Silisyum karbür, modern endüstrilerde önemli bir hammaddedir. Gelişmiş SiC seramik, aşındırıcı, kaymaz, yarı iletken vb. uygulamalar var. Nasıl geliştirildiğini görelim.
Atom sıralaması NO. karbon ve silisyum 6 ve 14’tür. Sırasıyla periyodik tablodaki karbon grubu elementlerin ikinci ve üçüncü periyotlarındadırlar. Bu konumsal ilişki, bazı açılardan benzer özelliklere sahip oldukları anlamına gelir.
Karbon hayatımızın her yerinde bulunur ve karbon içeren bileşikler yaşamın maddi temelidir. Silikon ayrıca yerkabuğunda da bol miktarda bulunur, özellikle insan uygarlığının gelişimini destekleyen yarı iletkenler ve modern iletişimdeki uygulaması.
Kimya dünyasında karbon ve silikon aynı ailenin kardeşleri gibidir. Milyarlarca yıldır yeryüzünde bir arada var olmuşlar, ancak güçlü bir yaşam ve ölüm dostluğu kurmuş değiller. Doğada silisyum karbür cevheri çok nadirdir.
1824’te İsveçli bilim adamı Jons Jakob Berzelius, elmas sentezlerken silisyum karbürün (SiC) varlığını gözlemledi ve bu da silisyum karbür malzemeler üzerinde insan araştırmalarının başlangıcını açtı. 1891 yılına kadar, Amerikan EG Acheson, erimiş elmas deneyleri yaparken yanlışlıkla silisyum karbür elde etti. O zaman, bilim adamları malzemenin bir elmas karışımı olduğunu düşündüler. Bu yüzden silisyum karbür zımpara dediler.
1893’te Acheson, silisyum karbürün endüstriyel olarak eritilmesi için, günümüzde kullanılan ve genellikle Acheson fırını olarak anılan bir yöntem geliştirdi. Bu yöntem, çekirdek gövdesi olarak karbonlu malzemeye sahip rezistans fırınıyla aynıdır ve kuvars SiO2 ve karbon karışımı, silisyum karbür üretmek için elektrikle ısıtılır.
C ve Si elementleri, silikon karbürü birçok mükemmel kimyasal ve fiziksel özelliklere sahip bir malzeme yapmak için güçlerini birleştirdi:
üstün kimyasal eylemsizlik
yüksek sertlik
yüksek güç
düşük termal genleşme katsayısı
yüksek ısı iletkenliği
bir tür yarı iletken
Saf silisyum karbür, bir tür şeffaf kristaldir. Endüstriyel silisyum karbür, safsızlıkların türü ve içeriği nedeniyle soluk sarı, yeşil, mavi ve hatta siyahtır. Bu arada şeffaflığı saflığına göre değişir. Silisyum karbürün kristal yapısı altıgen veya eşkenar dörtgen α-SiC ve kübik β-SiC (kübik silikon karbür) olarak ikiye ayrılır. α-SiC, C ve Si’nin farklı istifleme yapıları nedeniyle birçok farklı varyant oluşturur. 70’den fazla SiC türü vardır.
Silisyum karbür malzemenin ortak uygulaması silisyum karbür seramiklerdir. Yüksek sertlik, yüksek korozyon direnci ve yüksek sıcaklık dayanımı özelliklerine sahiptir. Günümüzde silisyum karbür uygulaması, en eski aşındırıcılardan rulmanlar, yarı iletkenler, havacılık ve kimya gibi birçok alana kadar gelişmiştir. Kimyasallar ve mikro kanalın iç duvarı arasındaki yüksek temas yüzey alanı nedeniyle, mikroreaktörün iç duvarın malzemesi konusunda çok katı gereksinimleri vardır. Mikrokanal reaktörler de silisyum karbürün önemli bir uygulaması haline gelmiştir.