Откривање на уникатните својства и перспективите за примена на зелениот микроправ од силициум карбид
Во денешното поле на високотехнолошки материјали, зелениот микроправ од силициум карбид постепено станува фокус на вниманието во заедницата на науката за материјали со своите уникатни физички и хемиски својства. Ова соединение составено од јаглеродни и силициумски елементи покажа широки перспективи за примена во многу индустриски области поради неговата посебна кристална структура и одлични перформанси. Оваа статија ќе ги истражи детално уникатните својства на зелениот микроправ од силициум карбид и неговиот потенцијал за примена во различни области.
1. Основни карактеристики на зелениот микроправ од силициум карбид
Зелениот силициум карбид (SiC) е синтетички супертврд материјал и припаѓа на соединение со ковалентна врска. Неговата кристална структура претставува хексагонален систем со дијамантски распоред. Зелениот микроправ од силициум карбид обично се однесува на прашкасти производи со опсег на големина на честички од 0,1-100 микрони, а неговата боја претставува различни тонови од светло зелена до темно зелена поради различната чистота и содржината на нечистотии.
Од микроскопската структура, секој атом на силициум во зелениот кристал на силициум карбид формира тетраедарска координација со четири атоми на јаглерод. Оваа силна ковалентна структура на врската му дава на материјалот исклучително висока тврдост и хемиска стабилност. Вреди да се напомене дека Мосовата тврдост на зелениот силициум карбид достигнува 9,2-9,3, втора само по дијамантскиот и кубниот бор нитрид, што го прави незаменлив во областа на абразивите.
2. Уникатни својства на зелениот микроправ од силициум карбид
1. Одлични механички својства
Најзначајната карактеристика на зелениот микроправ од силициум карбид е неговата екстремно висока тврдост. Неговата Викерсова тврдост може да достигне 2800-3300 kg/mm², што му овозможува да работи добро при обработка на тврди материјали. Во исто време, зелениот силициум карбид има и добра компресивна цврстина и сепак може да одржува висока механичка цврстина на високи температури. Оваа карактеристика овозможува негова употреба во екстремни средини.
2. Одлични термички својства
Топлинската спроводливост на зелениот силициум карбид е висока до 120-200 W/(m·K), што е 3-5 пати поголема од онаа на обичниот челик. Оваа одлична топлинска спроводливост го прави идеален материјал за дисипација на топлина. Уште позачудувачки е што коефициентот на топлинска експанзија на зелениот силициум карбид е само 4,0×10⁻⁶/℃, што значи дека има одлична димензионална стабилност при промена на температурата и нема да предизвика очигледна деформација поради термичка експанзија и контракција.
3. Извонредна хемиска стабилност
Во однос на хемиските својства, зелениот силициум карбид покажува исклучително силна инертност. Може да се спротивстави на корозијата на повеќето киселини, алкалии и раствори на сол и може да остане стабилен дури и на високи температури. Експериментите покажуваат дека зелениот силициум карбид сè уште може да одржи добра стабилност во оксидирачка средина под 1000℃, што го прави потенцијален за долгорочна употреба во корозивни средини.
4. Специјални електрични својства
Зелениот силициум карбид е полупроводнички материјал со широк енергетски јаз со ширина на енергетски јаз од 3,0 eV, што е многу поголемо од 1,1 eV кај силициумот. Оваа карактеристика му овозможува да издржи повисоки напони и температури и има уникатни предности во областа на енергетските електронски уреди. Покрај тоа, зелениот силициум карбид има и висока електронска подвижност, што овозможува развој на високофреквентни уреди.
3. Процес на подготовка на зелен микроправ од силициум карбид
Подготовката на зелен микроправ од силициум карбид главно го користи Ачесоновиот процес. Овој метод меша кварцен песок и нафтен кокс во одреден сооднос и ги загрева до 2000-2500℃ во отпорна печка за реакција. Блоковитиот зелен силициум карбид генериран од реакцијата се подложува на процеси како што се дробење, градирање и маринирање за конечно да се добијат микроправ производи со различни големини на честички.
Во последниве години, со напредокот на технологијата, се појавија некои нови методи за подготовка. Хемиското таложење со пареа (CVD) може да подготви високочист нано-скален зелен силициум карбиден прав; методот со сол-гел може прецизно да ја контролира големината на честичките и морфологијата на правот; методот со плазма може да постигне континуирано производство и да ја подобри ефикасноста на производството. Овие нови процеси даваат повеќе можности за оптимизација на перформансите и проширување на примената на зелениот микроправ од силициум карбид.
4. Главни области на примена на зелениот микроправ од силициум карбид
1. Прецизно брусење и полирање
Како супертврд абразив, зелениот силициум карбиден микроправ е широко користен во прецизната обработка на цементиран карбид, керамика, стакло и други материјали. Во полупроводничката индустрија, зелениот силициум карбиден прав со висока чистота се користи за полирање на силициумски плочки, а неговите перформанси на сечење се подобри од оние на традиционалните алумина абразиви. Во областа на обработка на оптички компоненти, зелениот силициум карбиден прав може да постигне наноскална грубост на површината и да ги задоволи барањата за обработка на високопрецизни оптички компоненти.
2. Напредни керамички материјали
Зелениот силициум карбиден прав е важна суровина за подготовка на високо-перформансна керамика. Структурната керамика со одлични механички својства и термичка стабилност може да се направи преку процеси на синтерување со топло пресување или реактивно синтерување. Овој вид керамички материјал е широко користен во клучни компоненти како што се механички заптивки, лежишта и млазници, особено во сурови работни услови како што се висока температура и корозија.
3. Електроника и полупроводнички уреди
Во областа на електрониката, зелениот силициум карбиден прав се користи за подготовка на полупроводнички материјали со широк енергетски јаз. Енергетските уреди базирани на зелен силициум карбид имаат работни карактеристики на висока фреквенција, висок напон и висока температура и покажуваат голем потенцијал во возилата за нова енергија, паметните мрежи и други области. Студиите покажаа дека зелените силициум карбидни енергетски уреди можат да ја намалат загубата на енергија за повеќе од 50% во споредба со традиционалните уреди базирани на силициум.
4. Композитно засилување
Додавањето зелен силициум карбиден прав како фаза на зајакнување на метална или полимерна матрица може значително да ја подобри цврстината, тврдоста и отпорноста на абење на композитниот материјал. Во воздухопловната област, композитите на база на силициум карбид на алуминиум се користат за производство на лесни и високоцврсти структурни делови; во автомобилската индустрија, кочниците зајакнати со силициум карбид покажуваат одлична отпорност на високи температури.
5. Огноотпорни материјали и премази
Користејќи ја високата температура на зелениот силициум карбид, може да се подготват високо-перформансни огноотпорни материјали. Во индустријата за топење челик, силициум карбидните огноотпорни тули се широко користени во опрема за висока температура, како што се високи печки и конвертори. Покрај тоа, силициум карбидните премази можат да обезбедат одлична заштита од абење и корозија за основниот материјал и се користат во хемиска опрема, лопатки на турбини и други области.