Tính chất của tinh thể silic cacbua
Tính chất vật lý
Cacbua silic được công nhận về độ cứng, chỉ đứng sau kim cương và cacbua boron. Nó cũng có tính dẫn nhiệt cao, làm cho nó trở thành một bộ tản nhiệt tuyệt vời.
Tính chất hóa học
Một trong những khía cạnh độc đáo của cacbua silic là khả năng chống oxy hóa và ăn mòn, nhờ lớp oxit silic hình thành trên bề mặt của nó khi tiếp xúc với không khí.
Khả năng chịu nhiệt
Cacbua silic có thể chịu được nhiệt độ cực cao, làm cho nó trở thành vật liệu lý tưởng cho môi trường có nhiệt độ cao.
Độ cứng và độ bền
Độ cứng và độ bền của nó rất ấn tượng, cạnh tranh với một số vật liệu cứng nhất mà chúng ta biết đến.
Cấu trúc của tinh thể cacbua silic
Cấu trúc cơ bản
Cấu trúc của tinh thể cacbua silic bao gồm sự sắp xếp tứ diện của các nguyên tử carbon và silicon với liên kết cộng hóa trị mạnh, thứ mang lại cho nó sức mạnh đáng kinh ngạc.
Các loại tinh thể cacbua silic
Có nhiều loại tinh thể cacbua silic, mỗi loại có tính chất vật lý khác nhau. Một số loại phổ biến nhất bao gồm (b) 3C-SiC, 4H-SiC, và (Một) 6H-SiC.
Sản xuất tinh thể silic cacbua
Quy trình Acheson
Việc sản xuất hàng loạt cacbua silic bắt đầu vào năm 1891, cảm ơn Edward Goodrich Acheson. Acheson đang cố gắng tạo ra kim cương nhân tạo khi nung nóng hỗn hợp đất sét (nhôm silicat) và than cốc dạng bột (carbon) trong một cái bát sắt. Ông quan sát sự hình thành tinh thể màu xanh, mà ông gọi là carborundum, nghĩ rằng đó là một hợp chất mới của cacbon và nhôm, tương tự như corundum. Acheson được cấp bằng sáng chế cho phương pháp này, ngày nay được gọi là quá trình Acheson, để làm bột cacbua silic vào tháng 2 28, 1893. Phương pháp của ông vẫn được sử dụng rộng rãi cho đến ngày nay, và ông thậm chí còn thành lập Công ty Carborundum để sản xuất SiC số lượng lớn, ban đầu được sử dụng làm chất mài mòn.
Phương pháp Lely
Phương pháp Lely cho phép phát triển các tinh thể silicon cacbua lớn. Chúng có thể được cắt thành đá quý được gọi là moissanite tổng hợp, một minh chứng cho vẻ đẹp và tính linh hoạt của vật liệu này.
Ứng dụng của tinh thể silic cacbua
Sử dụng trong Điện tử
Cacbua silic đã tìm được đường vào ngành công nghiệp điện tử nhờ đặc tính bán dẫn tuyệt vời của nó. Nó được sử dụng trong các thiết bị hoạt động ở nhiệt độ cao hoặc điện áp cao, hoặc cả hai. Các ứng dụng điện tử đầu tiên của cacbua silic, chẳng hạn như điốt phát sáng (đèn LED) và máy dò trong những chiếc radio đầu tiên, đã được chứng minh xung quanh 1907.
Vai trò trong đồ trang sức và đá quý
Độ cứng và khả năng chịu nhiệt của cacbua silic, cùng với khả năng cắt thành đá quý của nó, làm cho nó trở thành một vật liệu có giá trị trong lĩnh vực đồ trang sức và đá quý. Đá quý moissanite tổng hợp được chế tác từ tinh thể cacbua silic và nổi tiếng vì độ sáng và lửa của chúng.
Ứng dụng công nghiệp
Độ bền của cacbua silic, khả năng chống nhiệt và ăn mòn, và độ cứng làm cho nó trở thành vật liệu phù hợp cho các ứng dụng công nghiệp khác nhau. Nó được sử dụng trong phanh ô tô, ly hợp xe, và thậm chí cả trong các tấm gốm của áo chống đạn. Việc sử dụng nó mở rộng cho bất kỳ ứng dụng nào đòi hỏi độ bền cao.
Phần kết luận
Tinh thể cacbua silic, với những đặc tính độc đáo và tính linh hoạt của chúng, đã có tác động đáng kể trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Cho dù trong lĩnh vực điện tử công nghệ cao, sự quyến rũ của đá quý, hoặc môi trường đòi hỏi khắt khe của các ứng dụng công nghiệp, cacbua silic tiếp tục chứng minh giá trị của nó. Khi sự hiểu biết của chúng ta về tài liệu này ngày càng sâu sắc hơn, chúng ta chỉ có thể mong đợi được thấy việc sử dụng nó trở nên rộng rãi và sáng tạo hơn.
