كربيد السيليكون (SiC) هو مادة خزفية مكونة من السيليكون والكربون، وهي معروفة بخصائصها الميكانيكية والحرارية الاستثنائية. وتتميز بصلابة عالية وموصلية حرارية عالية وتمدد حراري منخفض ومقاومة ممتازة للصدمات الحرارية، مما يجعلها مناسبة لمجموعة واسعة من التطبيقات بما في ذلك المواد الكاشطة والحراريات وتصنيع أشباه الموصلات.
التركيب والبنية:
SiC عبارة عن مركب من السيليكون والكربون، وصيغته الكيميائية هي SiC. وهو موجود في أشكال بلورية مختلفة، وأكثرها شيوعًا هو α-SiC وiC-SiC بيتا. وينتشر شكل α-SiC، مع أنواع متعددة مثل 6H و4H و15R، في التطبيقات الصناعية وهو مستقر في درجات الحرارة العالية. أما سيكل كلوريد السيليكون بيتا، ذو البنية البلورية المكعبة، فهو مستقر عند درجات حرارة أقل من 1600 درجة مئوية ويتحول إلى سيكل كلوريد السيليكون ألفا عند درجات حرارة أعلى.
- الخواص الميكانيكية والحرارية:صلابة عالية:
- يتمتع SiC بصلابة تقترب من صلابة الماس، مما يجعله مادة كاشطة ممتازة.موصلية حرارية عالية:
- مع قيم تتراوح من 120 إلى 270 واط/م كلفن تتراوح من 120 إلى 270 واط/م كلفن ، يقوم SiC بتوصيل الحرارة بكفاءة، وهو أمر بالغ الأهمية لتطبيقات مثل عناصر التسخين والمبادلات الحرارية.تمدد حراري منخفض:
- يضمن معامل التمدد الحراري الذي يبلغ 4.0x10-6/ درجة مئوية الحد الأدنى من التغيرات في الأبعاد مع تقلبات درجات الحرارة، مما يعزز مقاومته للصدمات الحرارية.مقاومة ممتازة للصدمات الحرارية:
تسمح هذه الخاصية ل SiC بتحمّل التغيّرات السريعة في درجات الحرارة دون تشقق، مما يجعلها مثالية للبيئات ذات درجات الحرارة العالية.التطبيقات:
- يُستخدم SiC في مختلف الصناعات نظراً لخصائصه الفريدة:
- صناعة أشباه الموصلات: تُستخدم سيراميك SiC في أقراص الطحن والتركيبات لإنتاج رقائق السيليكون، مستفيدة من صلابتها العالية وتوافقها الحراري مع السيليكون.
- إلكترونيات الطاقة: أجهزة SiC مفضلة في أشباه موصلات الطاقة بسبب فجوة النطاق الواسعة، والتوصيل الحراري العالي، والمجال الكهربائي العالي للانهيار، متفوقة بذلك على المواد التقليدية مثل السيليكون وزرسينيد الغاليوم.
المواد الكاشطة والحراريات: إن طبيعة SiC الكاشطة ومقاومتها لدرجات الحرارة العالية تجعلها مناسبة لعجلات الطحن والمواد المقاومة للحرارة.
التحضير:
