Карбид кремния

Карбид кремния, несмотря на его редкостные запасы, можно с легкостью назвать камнем, который очень хорошо пригодился всему человечеству. Он был настолько нужен нам, что люди научились получать его сами.

 

Итак, карбид кремния, это единственное полупроводниковое бинарное химическое соединение, неорганического происхождения, из таких веществ, как кремний и углерод (следует отметить, что к карбидам относятся все соединения углеродов с металлами или неметаллами). Его химическая формула – SiC. 

 

Природное происхождение карбид кремния

В природе этот минерал встречается крайне редко и называется Муассанит. Как правило, его находят в месторождениях корунда и кимберлита, а также в некоторых метеоритах. Выглядит он в виде небольших бесцветных кристаллов с алмазным блеском. Несмотря на то, что на Земле его количество ничтожно мало, в космосе есть множество мест, где муассанит сильно распространен (например, вокруг богатых на углерод звезд собираются пылевые облака с большим содержанием этого материала). 

Впервые за карбид кремнием начали наблюдать еще в далеком 1824 году (Якобом Берцелиусом). После некоторых опытов по синтезу минерала, в 1893 году, уже другим исследователем Эдвардом Ачисоном, была разработана электрическая печь для получения порошкообразного вещества карбида кремния. Конструкция и принцип работы этой печи не изменились и до сих пор. Первоначально искусственный карбид кремния разрабатывался как абразив. Дальше он нашел применение в различных электронных устройствах: в радиоприемниках и в качестве компонента для светодиодов.

В 1905 году Анри Муассаном, исследуя метеорит, обнаружил в нем минерал аналогичной структуры, который позднее и был назван муассанитом в его честь. Это тугоплавкий минерал, который выдерживает температуры до 2830 градусов и в твердости уступает лишь алмазу и боразону.

 

Природный карбид кремний - муассонит

 

Искусственное происхождение карбид кремния

Из-за своего редкостного происхождения и, в то же время, широкого применения, карбид кремния, в большинстве своем, имеет искусственное происхождение. Техническое название такого синтетического минерала – Карборунд. В отличие от чистого природного муассанита карборунд имеет вид зеленых и черных кристаллов, в зависимости от выбранной технологии и процента содержания в нем примесей железа (зеленый – содержит 97% карбид кремния, черный –  в диапазоне 95-97%).

Известно, что абразивные свойства зеленого минерала на 20% выше (например, для производства многих видов шлифовальных шкурок большее предпочтение отдают черному карбиду кремния). Так же могут быть еще и белые окрасы, серые и желтые.

В качестве сырья для получения карбида кремния используют чистый кварцевый песок, а также кокс или антрацит.

 

Искусственный карбид кремний - карборунд

 

Структура и свойства карбида кремния

Известно примерно 250 кристаллических форм карбида кремния, которые различаются, как и по цвету, так и по свойствам. Но у всех есть общие главные качества – это стойкость к взаимодействию с большинством кислот; высокая термическая, химическая и радиационная устойчивость (способность выдерживать температуры до 1500 градусов по Цельсию); низкий коэффициент теплового расширения; стойкость к фазовым переходам (из-за которых часто происходит разрушение монокристаллов у других веществ).

 

Применение карбид кремния

Он применяется в различных областях человеческой деятельности: в астрономии, автомобильной и металлургической промышленности, в электронике и электротехнике, в пирометрии (измерения температуры газов), в качестве элементов ядерного топлива и в изготовлении ювелирных изделий. 

Как абразив и конструкционный материал:

• Это различные шлифовальные порошки, круги и шкурки со свойствами высокой твердости и износостойкости.
• Все шлифовальные материалы активно применяются в разных отраслях промышленности (например, металлургической, электротехнической и т.д.).
• Часто абразивные порошки добавляют в плитку, покрывают лестничные ступени или аэродромы.
• Благодаря своей твердости карбид кремния является одним из компонентов защиты бронежилета или элементов бронированной военной техники.
• Используется в высококачественных тормозах для спортивных автомобилей.
• В дизельных фильтрах (для очистки жидкостей от твердых частиц).
• В специальных погружных насосах предназначенных для работ в химически-агрессивных средах.
• Являются частью высококачественных сопел и форсунок, насадок и распылителей.
• Применяются в качестве огнеупорных изделий в металлургической промышленности и т.д.

 

Бронижилет с компонентами из карбид кремния

 

Тормозная система с дисками из карбид кремния

Как полупроводник:

• Для изготовления грозоразрядников.
• Надежных, стабильных и мощных светодиодов (до 9 ватт).
• Для изготовления полевых транзисторов, терморезисторов, различных полупроводниковых приборов.
• Для производства лазеров.
• В микроэлектронике.
• В качестве катализатора.

 

Карбид кремния - важный компонент светодиодов

 

В качестве драгоценных камней и изделий:

• Используется при изготовлении синтетических кристаллов (до 10 карат).
• Как заменитель алмазов: более дешевый, но, при этом, с высокими показателями преломления света (дисперсия «игры света» у природного муассанита даже превосходит алмаз).

 

Кольцо из муассанита

 

До сих пор существует большой интерес к карбиду кремния, как к материалу с широкими возможностями применения. С ним экспериментируют и находят новые полезные решения, которые служат на благо всему человечеству.

 

Эта статья была написана потому что в нашем интернет-магазине появились шлифовальные камни с наконечниками из карбида кремния.

Материалы для написания статьи были взяти из википедии.
   

 

 

О магазине в google+