ซิลิคอนคาร์ไบด์หรือที่เรียกว่ากากเพชรเป็นสารประกอบซิลิกอน-คาร์บอน สารเคมีนี้เป็นส่วนประกอบของแร่มอยซาไนต์ รูปแบบที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติของซิลิคอนคาร์ไบด์ได้รับการตั้งชื่อตาม Dr. Ferdinand Henri Moissan เภสัชกรชาวฝรั่งเศส มอยซาไนต์มักพบในปริมาณเล็กน้อยในอุกกาบาต คิมเบอร์ไลต์ และคอรันดัม นี่คือวิธีการผลิตซิลิคอนคาร์ไบด์เชิงพาณิชย์ส่วนใหญ่ แม้ว่าซิลิคอนคาร์ไบด์ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติจะหาได้ยากบนโลก แต่ก็มีอยู่มากมายในอวกาศ

รูปแบบของซิลิคอนคาร์ไบด์

ผลิตภัณฑ์ซิลิกอนคาร์ไบด์ผลิตขึ้นในสี่รูปแบบเพื่อใช้ในงานวิศวกรรมเชิงพาณิชย์ เหล่านี้รวมถึง

ซิลิกอนคาร์ไบด์เผา (SSiC)

ซิลิกอนคาร์ไบด์ที่ทำปฏิกิริยาผูกมัด (RBSiC หรือ SiSiC)

ไนไตรด์พันธะซิลิคอนคาร์ไบด์ (NSiC)

ซิลิคอนคาร์ไบด์ที่ตกผลึกใหม่ (RSiC)

รูปแบบอื่น ๆ ของพันธบัตร ได้แก่ ซิลิกอนคาร์ไบด์ที่ถูกผูกมัด SIALON นอกจากนี้ยังมี CVD Silicon Carbide (CVD-SiC) ซึ่งเป็นรูปแบบที่บริสุทธิ์อย่างยิ่งของสารประกอบที่เกิดจากการสะสมตัวของไอสารเคมี

ในการเผาผนึกซิลิกอนคาร์ไบด์ จำเป็นต้องเพิ่มสารช่วยในการเผาผนึกซึ่งช่วยสร้างเฟสของเหลวที่อุณหภูมิการเผา ทำให้เม็ดซิลิคอนคาร์ไบด์เกาะติดกันได้

คุณสมบัติที่สำคัญของซิลิคอนคาร์ไบด์

การนำความร้อนสูงและค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่ำ คุณสมบัติที่ผสมผสานกันนี้ช่วยให้ทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิได้อย่างยอดเยี่ยม ทำให้เซรามิกซิลิคอนคาร์ไบด์มีประโยชน์ในอุตสาหกรรมหลากหลายประเภท นอกจากนี้ยังเป็นสารกึ่งตัวนำและคุณสมบัติทางไฟฟ้าทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย เป็นที่รู้จักกันว่ามีความแข็งและทนต่อการกัดกร่อนสูง

การประยุกต์ใช้ซิลิคอนคาร์ไบด์

ซิลิคอนคาร์ไบด์สามารถนำไปใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ ได้หลากหลาย

ความแข็งทางกายภาพทำให้เหมาะสำหรับกระบวนการตัดเฉือนที่มีการขัดสี เช่น การเจียร การลับคม การพ่นทราย และการตัดด้วยระบบวอเตอร์เจ็ท

ความสามารถของซิลิกอนคาร์ไบด์ในการทนต่ออุณหภูมิที่สูงมากโดยไม่แตกหรือเสียรูปถูกนำมาใช้ในการผลิตจานเบรกเซรามิกสำหรับรถสปอร์ต นอกจากนี้ยังใช้เป็นวัสดุเกราะในเสื้อเกราะกันกระสุนและเป็นวัสดุแหวนซีลสำหรับซีลเพลาปั๊ม ซึ่งมักจะทำงานด้วยความเร็วสูงเมื่อสัมผัสกับซีลซิลิคอนคาร์ไบด์ การนำความร้อนสูงของซิลิกอนคาร์ไบด์ ซึ่งสามารถกระจายความร้อนเสียดทานที่เกิดจากส่วนต่อประสานการถู เป็นข้อได้เปรียบที่สำคัญในการใช้งานเหล่านี้

เนื่องจากวัสดุมีความแข็งผิวสูง จึงใช้ในงานด้านวิศวกรรมจำนวนมากที่ต้องการความทนทานต่อการเลื่อน การสึกกร่อน และการกัดกร่อนในระดับสูง โดยทั่วไปแล้ว สิ่งนี้ใช้กับส่วนประกอบที่ใช้ในปั๊มหรือวาล์วในการใช้งานบ่อน้ำมัน ซึ่งส่วนประกอบโลหะทั่วไปจะแสดงอัตราการสึกหรอมากเกินไปซึ่งนำไปสู่ความล้มเหลวอย่างรวดเร็ว

คุณสมบัติทางไฟฟ้าที่ยอดเยี่ยมของสารประกอบนี้ในฐานะเซมิคอนดักเตอร์ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการผลิตไดโอดเปล่งแสงแรงดันสูงพิเศษและความเร็วสูง, MOSFET และไทริสเตอร์สำหรับการสวิตชิ่งกำลังสูง

ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน ความแข็ง ความแข็ง และการนำความร้อนต่ำ ทำให้เหมาะสำหรับกระจกกล้องโทรทรรศน์ดาราศาสตร์ ฟิลาเมนต์ไพโรเมทรีแบบเส้นบางเป็นเทคนิคทางแสงที่ใช้เส้นใยซิลิคอนคาร์ไบด์ในการวัดอุณหภูมิของก๊าซ

นอกจากนี้ยังใช้ในองค์ประกอบความร้อนที่ต้องทนต่ออุณหภูมิที่สูงมาก นอกจากนี้ยังใช้เพื่อให้การสนับสนุนโครงสร้างในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ที่ระบายความร้อนด้วยก๊าซที่อุณหภูมิสูง