Eigenschappen van siliciumcarbidekristal
Fysieke eigenschappen
Siliciumcarbide staat bekend om zijn hardheid, tweede alleen voor diamant en boorcarbide. Het heeft ook een hoge thermische geleidbaarheid, waardoor het een uitstekende warmteafvoer is.
Chemische eigenschappen
Een van de unieke aspecten van siliciumcarbide is de weerstand tegen oxidatie en corrosie, dankzij de siliciumoxidelaag die zich op het oppervlak vormt bij blootstelling aan lucht.
Weerstand tegen hitte
Siliciumcarbide is bestand tegen extreem hoge temperaturen, waardoor het een ideaal materiaal is voor omgevingen met intense hitte.
Hardheid en duurzaamheid
De hardheid en duurzaamheid zijn indrukwekkend, vergelijkbaar met die van enkele van de hardste materialen die we kennen.
Structuur van siliciumcarbidekristal
De basisstructuur
De structuur van een siliciumcarbidekristal omvat een tetraëdrische opstelling van koolstof- en siliciumatomen met sterke covalente binding, wat het zijn ongelooflijke kracht geeft.
Soorten siliciumcarbidekristallen
Er zijn veel soorten siliciumcarbidekristallen, elk met verschillende fysieke eigenschappen. Enkele van de meest voorkomende typen zijn onder meer (B) 3C-SiC, 4H-SiC, en (A) 6H-SiC.
Productie van siliciumcarbidekristallen
Het Acheson-proces
De massaproductie van siliciumcarbide begon in 1891, met dank aan Edward Goodrich Acheson. Acheson probeerde kunstmatige diamanten te maken toen hij een mengsel van klei verhitte (aluminium silicaat) en colapoeder (koolstof) in een ijzeren kom. Hij observeerde de vorming van blauwe kristallen, die hij carborundum noemde, denkend dat het een nieuwe verbinding van koolstof en aluminium was, vergelijkbaar met korund. Acheson patenteerde deze methode, Tegenwoordig bekend als het Acheson-proces, voor het maken van siliciumcarbidepoeder in februari 28, 1893. Zijn methode wordt nog steeds veel gebruikt, en hij richtte zelfs de Carborundum Company op om SiC in bulk te produceren, aanvankelijk bedoeld als schuurmiddel.
De Lely-methode
De Lely-methode maakt de groei van grote enkele kristallen siliciumcarbide mogelijk. Deze kunnen in edelstenen worden gesneden die bekend staan als synthetische moissanite, een bewijs van de schoonheid en veelzijdigheid van dit materiaal.
Toepassingen van siliciumcarbidekristal
Gebruik in de elektronica
Siliciumcarbide heeft zijn weg gevonden naar de elektronica-industrie vanwege zijn uitstekende halfgeleidereigenschappen. Het wordt gebruikt in apparaten die werken bij hoge temperaturen of hoge spanningen, of beide. De eerste elektronische toepassingen van siliciumcarbide, zoals lichtgevende diodes (LED's) en detectoren in vroege radio's, werden rond gedemonstreerd 1907.
Rol in sieraden en edelsteenkunde
De hardheid en hittebestendigheid van siliciumcarbide, in combinatie met zijn vermogen om in edelstenen te worden gesneden, maken het tot een waardevol materiaal op het gebied van sieraden en edelsteenkunde. Synthetische moissaniet-edelstenen zijn gemaakt van siliciumcarbidekristallen en staan bekend om hun schittering en vuur.
Industriële toepassingen
De robuustheid van siliciumcarbide, weerstand tegen hitte en corrosie, en hardheid maken het een geschikt materiaal voor diverse industriële toepassingen. Het wordt gebruikt in autoremmen, auto koppelingen, en zelfs in de keramische platen van kogelvrije vesten. Het gebruik ervan strekt zich uit tot elke toepassing die een hoog uithoudingsvermogen vereist.
Conclusie
Siliciumcarbide kristallen, met hun unieke eigenschappen en veelzijdigheid, hebben op verschillende terreinen een grote impact gehad. Of het nu gaat om hightech elektronica, de glamour van de edelsteenkunde, of de veeleisende omgevingen van industriële toepassingen, siliciumcarbide blijft zijn waarde bewijzen. Naarmate ons begrip van dit materiaal zich verdiept, we kunnen alleen maar verwachten dat het gebruik ervan breder en innovatiever zal worden.
