סיליקון קרביד, הידוע גם בשם קרבורונדום, הוא תרכובת סיליקון-פחמן. תרכובת כימית זו היא מרכיב של המינרל moissanite. הצורה הטבעית של סיליקון קרביד נקראת על שם ד"ר פרדיננד אנרי מויסן, רוקח צרפתי. Moissanite נמצא בדרך כלל בכמויות זעירות במטאוריטים, קימברליט וקורונדום. כך מייצרים את רוב הסיליקון קרביד המסחרי. למרות שקשה למצוא סיליקון קרביד בכדור הארץ, הוא נמצא בשפע בחלל.

וריאציות של סיליקון קרביד

מוצרי סיליקון קרביד מיוצרים בארבע צורות לשימוש ביישומים הנדסיים מסחריים. אלו כוללים

סיליקון קרביד מסונן (SSiC)

סיליקון קרביד מלוכד בתגובה (RBSiC או SiSiC)

סיליקון קרביד מלוכד ניטריד (NSiC)

סיליקון קרביד מחודש (RSiC)

וריאציות אחרות של הקשר כוללות סיליקון קרביד מלוכד SIALON. יש גם CVD סיליקון קרביד (CVD-SiC), שהוא צורה טהורה במיוחד של התרכובת המיוצרת על ידי שקיעת אדים כימית.

על מנת לסינטר סיליקון קרביד, יש צורך להוסיף עזרי סינטר המסייעים ביצירת שלב נוזלי בטמפרטורת הסיליקון, המאפשרים לגרגרי הסיליקון קרביד להיקשר זה לזה.

תכונות מפתח של סיליקון קרביד

מוליכות תרמית גבוהה ומקדם התפשטות תרמית נמוך. שילוב זה של מאפיינים מספק עמידות בפני זעזועים תרמיים יוצאי דופן, מה שהופך את קרמיקת הסיליקון קרביד לשימושית במגוון רחב של תעשיות. זהו גם מוליך למחצה והתכונות החשמליות שלו הופכות אותו למתאים למגוון רחב של יישומים. הוא ידוע גם בקשיותו הקיצונית ובעמידותו בפני קורוזיה.

יישומים של סיליקון קרביד

ניתן להשתמש בסיליקון קרביד במגוון רחב של תעשיות.

הקשיות הפיזית שלו הופכת אותו למתאים לתהליכי עיבוד שוחקים כגון שחיקה, השחזה, התזת חול וחיתוך באמצעות סילון מים.

היכולת של סיליקון קרביד לעמוד בטמפרטורות גבוהות במיוחד ללא סדקים או עיוותים משמשת בייצור דיסקי בלמים קרמיים למכוניות ספורט. הוא משמש גם כחומר שריון באפודים חסיני כדורים וכחומר טבעת איטום לאטמי פיר משאבה, שם הוא פועל לעתים קרובות במהירויות גבוהות במגע עם אטם סיליקון קרביד. המוליכות התרמית הגבוהה של סיליקון קרביד, המסוגלת לפזר את חום החיכוך שנוצר על ידי ממשק שפשוף, מהווה יתרון משמעותי ביישומים אלו.

בשל קשיות פני השטח הגבוהה של החומר, הוא משמש ביישומים הנדסיים רבים שבהם נדרשות רמות גבוהות של עמידות בפני החלקה, שחיקה ושחיקה קורוזיבית. בדרך כלל, זה חל על רכיבים המשמשים במשאבות או שסתומים ביישומי שדות נפט, שבהם רכיבי מתכת קונבנציונליים יפגינו שיעורי בלאי מוגזמים המובילים לכשל מהיר.

המאפיינים החשמליים יוצאי הדופן של המתחם כמוליך למחצה הופכים אותו לאידיאלי לייצור דיודות פולטות אור אולטרה-מהירות ובמתח גבוה, MOSFETs ותיריסטורים עבור מיתוג בהספק גבוה.

מקדם ההתפשטות התרמית, הקשיות, הקשיחות והמוליכות התרמית הנמוכה שלו הופכים אותו לאידיאלי עבור מראות טלסקופים אסטרונומיים. פירומטריית נימה דקה היא טכניקה אופטית המשתמשת בחוטי סיליקון קרביד למדידת הטמפרטורה של גזים.

הוא משמש גם בגופי חימום שחייבים לעמוד בטמפרטורות גבוהות במיוחד. הוא משמש גם למתן תמיכה מבנית בכורים גרעיניים מקוררי גז בטמפרטורה גבוהה.