Structuri neoxidice - carbură de siliciu

CARBURA DE SILICIU

1. Introducere

Carbura de siliciu (SiC), de asemenea, cunoscut sub numele de carborund, este un compus de siliciu şi carbon cu formula chimica SiC . Se gaseste în natură extrem de rar ca mineralul moisanită. Pulberea de carbură de siliciu a fost produsa in masa inca din 1893 pentru a fi folosita ca un abraziv. Boabe de carbură de siliciu pot fi lipite împreună prin sinterizare pentru a forma o ceramica foarte grea , care sunt utilizate pe scară largă în aplicaţii care necesită o rezistenţă foarte mare , cum ar fi frânele auto, ambreiaje auto şi plăciile ceramice din vestele antiglonţ. Aplicaţiile electronice a carburii de siliciu ca diode emiţătoare de lumină (LED-uri) si detectoare radio au fest demonstrate in jurul anului 1907 , iar în zilele noastre carbura de siliciu este utilizata pe scară largă ca semiconductoare în electronica de temperaturi inalte si voltaj ridicat. Singurele cristale mari de carbura de silicon pot fi obtinute prin metoda Lely ; ele pot fi tăiate în pietre cunoscute sub numele de "moisanite sintetice”.

Metoda modernă de fabricare a carburii de siliciu pentru materialele abrazive, materiale refractare şi pentru industria metalurgică este similară celei dezvoltate de Acheson. Un amestec de praf de siliciu pur şi carbon sub formă de cocs fin este poziţionat în jurul unui conductor de carbon, într-un cuptor de cărămidă cu un nivel ridicat de rezistenţă electrică. Prin acest conductor trece curentul electric, dând naştere unei reacţii chimice în urma căreia carbonul din cocs si siliciul din praf se amestecă şi formează SiC şi monoxid de carbon.

Această operaţiune poate dura câteva zile, timp în care temperatura din cuptor poate varia între 2200° şi 2700°C (4000° – 4900°F) în centru şi 1400°C (2500°F) la extremităţi. Consumul de energie poate depăşi 100.000 kh/proces. Produsul finit reprezintă o pătură de cristale de SiC de culoare verde-negru, înconjurate de materiale neprelucrate, parţial sau în întregime nemodificate. Agregatul este mai apoi strivit, mărunţit şi selecţionat în funcţie de uz. În cazul aplicaţiilor electronice, cristale mari de SiC pot fi extrase din vapori; amestecul poate fi mai apoi tăiat în microplăcuţe, asemănătoare celor de siliciu folosite la fabricarea unor aparate solide.

Pentru a reîntări diferite metale sau alte produse ceramice, fibrele de SiC pot fi fabricate în divesre moduri, inclusiv prin depunerea de vapori chimici şi aprinderea fibrelor polimerice ce conţin soliciu.

2. Aparitii Naturale

Natural moisanita se găseşte numai în cantităţi mici în anumite tipuri de meteorit şi în depozite de corindon . Practic toata carbura de siliciu vânduta în lume, inclusiv bijuteriile de moisanită, este sintetica. Natural moisanita fost descoperita pentru prima data in 1893 ca o componenta mica a meteoritului Canyon Diablo in Arizona de Dr. Ferdinand Henri Moissan , după care materialul a fost numit in 1905 descoperirea lui Moissan de carbura de silicu naturala care a fost iniţial contestata deoarece monstra sa ar fi putut fi contaminata cu carbură de siliciu de ferăstrău care au fost deja pe piaţă la acel moment.

In timp ce este rara pe pamant , carbura de silicon este remarcabil de comuna in spatiu . Este o formă comună de praf de stea găsita în jurul stelelor bogate în carbon, şi exemple de acest praf de stea au fost găsite în stare naturala in meteoriti . carbura de siliciu găsit în spaţiu şi în meteoriţi este aproape exclusiv beta-polimorfa. Analiza boabelor de carbură de siliciu găsite în meteoritul Murchison au relevat rapoarte aberante izotopice de carbon şi siliciu, care indică o origine din afara sistemului solar, 99% din aceste boabe de carbură de siliciu originare din jurul giganticii ramuri asimptotice stelelor bogate in carbon . Carbura de siliciu este gasita de obicei in jurul acestor stele dedusa din spectrul lor infraroşu.

UNIVERSITATEA POLITEHNICA BUCURESTI