Cacbua silic, còn được gọi là carborundum, là một hợp chất silic-cacbon. Hợp chất hóa học này là một thành phần của khoáng chất moissanite. Dạng tự nhiên của Silicon carbide được đặt theo tên của Tiến sĩ Ferdinand Henri Moissan, một dược sĩ người Pháp. Moissanite thường được tìm thấy với số lượng nhỏ trong thiên thạch, kimberlite và corundum. Đây là cách mà hầu hết các cacbua silic thương mại được tạo ra. Mặc dù Silicon carbide tự nhiên rất khó tìm thấy trên Trái đất, nhưng nó có rất nhiều trong không gian.
Các biến thể của cacbua silic
Các sản phẩm cacbua silic được sản xuất ở bốn dạng để sử dụng trong các ứng dụng kỹ thuật thương mại. Bao gồm các
Cacbua silic thiêu kết (SSiC)
Phản ứng liên kết cacbua silic (RBSiC hoặc SiSiC)
Cacbua silic liên kết nitrua (NSiC)
Cacbua silic tái kết tinh (RSiC)
Các biến thể khác của liên kết bao gồm Silic cacbua ngoại quan SIALON. Ngoài ra còn có CVD Silicon carbide (CVD-SiC), là một dạng cực kỳ tinh khiết của hợp chất được tạo ra bằng quá trình lắng đọng hơi hóa học.
Để thiêu kết Silicon Carbide, cần phải thêm chất trợ thiêu kết giúp tạo thành pha lỏng ở nhiệt độ thiêu kết, giúp các hạt Silicon Carbide liên kết với nhau.
Các tính chất chính của cacbua silic
Độ dẫn nhiệt cao và hệ số giãn nở nhiệt thấp. Sự kết hợp các đặc tính này mang lại khả năng chống sốc nhiệt đặc biệt, làm cho gốm Silicon carbide trở nên hữu ích trong nhiều ngành công nghiệp. Nó cũng là một chất bán dẫn và các tính chất điện của nó làm cho nó phù hợp với nhiều ứng dụng. Nó cũng được biết đến với độ cứng cực cao và khả năng chống ăn mòn.
Ứng dụng của cacbua silic
Silicon carbide có thể được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp.
Độ cứng vật lý của nó làm cho nó phù hợp với các quy trình gia công mài mòn như mài, mài giũa, phun cát và cắt bằng tia nước.
Khả năng chịu được nhiệt độ cực cao mà không bị nứt vỡ hay biến dạng của Silicon Carbide được sử dụng trong sản xuất đĩa phanh gốm cho xe thể thao. Nó cũng được sử dụng làm vật liệu áo giáp trong áo chống đạn và làm vật liệu vòng đệm cho phốt trục bơm, nơi nó thường chạy ở tốc độ cao khi tiếp xúc với phốt Silicon carbide. Tính dẫn nhiệt cao của cacbua silic, có khả năng làm tiêu tan nhiệt do ma sát tạo ra bởi giao diện cọ xát, là một lợi thế đáng kể trong các ứng dụng này.
Do độ cứng bề mặt cao của vật liệu, nó được sử dụng trong nhiều ứng dụng kỹ thuật đòi hỏi mức độ chống trượt, ăn mòn và ăn mòn cao. Thông thường, điều này áp dụng cho các bộ phận được sử dụng trong máy bơm hoặc van trong các ứng dụng mỏ dầu, nơi các bộ phận kim loại thông thường sẽ có tốc độ mài mòn quá mức dẫn đến hỏng hóc nhanh chóng.
Các đặc tính điện đặc biệt của hợp chất với vai trò là một chất bán dẫn khiến nó trở nên lý tưởng để sản xuất các điốt phát sáng cực nhanh và điện áp cao, MOSFET và thyristor để chuyển mạch công suất cao.
Hệ số giãn nở nhiệt, độ cứng, độ cứng và độ dẫn nhiệt thấp khiến nó trở nên lý tưởng cho gương kính thiên văn. Phép đo nhiệt độ sợi mỏng là một kỹ thuật quang học sử dụng sợi silicon carbide để đo nhiệt độ của khí.
Nó cũng được sử dụng trong các bộ phận làm nóng phải chịu được nhiệt độ cực cao. Nó cũng được sử dụng để cung cấp hỗ trợ cấu trúc trong các lò phản ứng hạt nhân làm mát bằng khí ở nhiệt độ cao.
