คุณสมบัติของคริสตัลซิลิคอนคาร์ไบด์
คุณสมบัติทางกายภาพ
ซิลิคอนคาร์ไบด์ได้รับการยอมรับว่ามีความแข็ง, รองจากเพชรและ โบรอนคาร์ไบด์. อีกทั้งยังมีค่าการนำความร้อนสูงอีกด้วย, ทำให้เป็นตัวกระจายความร้อนได้ดีเยี่ยม.
คุณสมบัติทางเคมี
ลักษณะเฉพาะประการหนึ่งของซิลิคอนคาร์ไบด์คือความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชันและการกัดกร่อน, ต้องขอบคุณชั้นซิลิคอนออกไซด์ที่ก่อตัวบนพื้นผิวเมื่อสัมผัสกับอากาศ.
ความต้านทานต่อความร้อน
ซิลิคอนคาร์ไบด์สามารถทนต่ออุณหภูมิที่สูงมากได้, ทำให้เป็นวัสดุที่เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมที่มีความร้อนสูง.
ความแข็งและความทนทาน
ความแข็งและความทนทานของมันน่าประทับใจมาก, เทียบได้กับวัสดุที่แข็งที่สุดที่เรารู้จัก.
โครงสร้างของคริสตัลซิลิคอนคาร์ไบด์
โครงสร้างพื้นฐาน
โครงสร้างของคริสตัลซิลิคอนคาร์ไบด์เกี่ยวข้องกับการจัดเรียงอะตอมของคาร์บอนและซิลิคอนแบบจัตุระฮีดรัลพร้อมพันธะโควาเลนต์ที่แข็งแกร่ง, ซึ่งให้ความแข็งแกร่งอันเหลือเชื่อแก่มัน.
ประเภทของคริสตัลซิลิคอนคาร์ไบด์
ผลึกซิลิคอนคาร์ไบด์มีหลายประเภท, ซึ่งแต่ละชนิดมีคุณสมบัติทางกายภาพที่แตกต่างกัน. ประเภทที่พบบ่อยที่สุด ได้แก่ (ข) 3ซี-ซิค, 4H-SiC, และ (ก) 6H-SiC.
การผลิตคริสตัลซิลิคอนคาร์ไบด์
กระบวนการแอจิสัน
การผลิตจำนวนมากของซิลิคอนคาร์ไบด์เริ่มต้นขึ้นในปี 1891, ขอบคุณเอ็ดเวิร์ด กู๊ดริช แอเคสัน. แอจิสันพยายามสร้างเพชรเทียมเมื่อเขาให้ความร้อนแก่ส่วนผสมของดินเหนียว (อลูมิเนียมซิลิเกต) และโค้กผง (คาร์บอน) ในชามเหล็ก. เขาสังเกตการก่อตัวของผลึกสีน้ำเงิน, ซึ่งเขาเรียกว่าคาร์บอรันดัม, คิดว่าเป็นสารประกอบใหม่ของคาร์บอนและอลูมิเนียม, คล้ายกับคอรันดัม. แอจิสันจดสิทธิบัตรวิธีการนี้, ปัจจุบันเรียกว่ากระบวนการแอจิสัน, สำหรับการผลิตผงซิลิกอนคาร์ไบด์ในเดือนกุมภาพันธ์ 28, 1893. วิธีการของเขายังคงใช้กันอย่างแพร่หลายในปัจจุบัน, และเขายังก่อตั้งบริษัท Carborundum เพื่อผลิต SiC จำนวนมาก, เริ่มแรกเพื่อใช้เป็นสารขัดถู.
วิธีเลลี่
วิธี Lely ช่วยให้เกิดผลึกเดี่ยวขนาดใหญ่ของซิลิคอนคาร์ไบด์ได้. สิ่งเหล่านี้สามารถตัดเป็นอัญมณีที่เรียกว่ามอยซาไนต์สังเคราะห์ได้, ข้อพิสูจน์ถึงความสวยงามและความอเนกประสงค์ของวัสดุชนิดนี้.
การประยุกต์ใช้ซิลิคอนคาร์ไบด์คริสตัล
ใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์
ซิลิคอนคาร์ไบด์ได้เข้ามาสู่อุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์เนื่องจากคุณสมบัติของเซมิคอนดักเตอร์ที่ยอดเยี่ยม. ใช้ในอุปกรณ์ที่ทำงานที่อุณหภูมิสูงหรือไฟฟ้าแรงสูง, หรือทั้งสองอย่าง. การใช้งานอิเล็กทรอนิกส์ครั้งแรกของซิลิคอนคาร์ไบด์, เช่น ไดโอดเปล่งแสง (ไฟ LED) และเครื่องตรวจจับในวิทยุยุคแรก, ได้แสดงไว้รอบๆ 1907.
บทบาทในด้านอัญมณีและอัญมณี
ความแข็งและทนความร้อนของซิลิคอนคาร์ไบด์, บวกกับความสามารถในการเจียระไนเป็นอัญมณี, ทำให้เป็นวัสดุอันทรงคุณค่าในด้าน เครื่องประดับและอัญมณี. อัญมณีมอยซาไนต์สังเคราะห์สร้างขึ้นจากคริสตัลซิลิคอนคาร์ไบด์ และมีชื่อเสียงในด้านความแวววาวและไฟ.
การใช้งานทางอุตสาหกรรม
ความทนทานของซิลิคอนคาร์ไบด์, ทนต่อความร้อนและการกัดกร่อน, และความแข็งทำให้เป็นวัสดุที่เหมาะสมสำหรับงานอุตสาหกรรมต่างๆ. ใช้ในเบรกรถยนต์, คลัตช์รถยนต์, และแม้แต่ในแผ่นเซรามิกของเสื้อเกราะกันกระสุน. การใช้งานครอบคลุมถึงการใช้งานใดๆ ที่ต้องการความทนทานสูง.
บทสรุป
ผลึกซิลิคอนคาร์ไบด์, ด้วยคุณสมบัติเฉพาะตัวและความสามารถรอบด้าน, ได้สร้างผลกระทบอย่างสำคัญในด้านต่างๆ. ไม่ว่าจะเป็นในด้านอิเล็กทรอนิกส์ไฮเทค, ความเย้ายวนใจของอัญมณีวิทยา, หรือสภาพแวดล้อมที่มีความต้องการของการใช้งานทางอุตสาหกรรม, ซิลิคอนคาร์ไบด์ยังคงพิสูจน์คุณค่าของมันต่อไป. เมื่อความเข้าใจของเราเกี่ยวกับเนื้อหานี้ลึกซึ้งยิ่งขึ้น, เราคาดหวังได้ว่าการใช้งานจะแพร่หลายและเป็นนวัตกรรมมากขึ้นเท่านั้น.
