كربيد السيليكون (SiC) مهم بسبب خواصه الميكانيكية والحرارية والكيميائية الاستثنائية، والتي تجعله مناسبًا لمجموعة واسعة من التطبيقات، خاصة في البيئات ذات درجات الحرارة العالية والبيئات المسببة للتآكل.
الملخص:
كربيد السيليكون عبارة عن مركب صلب يتم إنتاجه صناعياً من السيليكون والكربون. ويتميز بتوصيله الحراري العالي ومقاومته للصدمات الحرارية وخموله الكيميائي. تتيح هذه الخصائص إمكانية استخدامه في مختلف الصناعات، بما في ذلك الإلكترونيات والسيارات والفضاء والدفاع.
-
شرح تفصيلي:الخواص الميكانيكية:
-
تبلغ صلابة كربيد السيليكون 9 درجات صلابة موس، أي بصلابة الماس تقريباً. هذه الصلابة العالية تجعله مثاليًا للتطبيقات التي تتطلب مقاومة للتآكل، مثل عجلات الطحن، وورق الصنفرة، وأدوات القطع. وتدعم قوته الميكانيكية أيضًا استخدامه في المكونات الهيكلية تحت ضغط عالٍ، كما هو الحال في تطبيقات السيارات والفضاء.
-
الخواص الحرارية:
-
يُظهر SiC موصلية حرارية عالية (120-270 واط/م كلفن)، وهو أمر بالغ الأهمية لتبديد الحرارة في البيئات ذات درجات الحرارة العالية. هذه الخاصية مفيدة في تطبيقات مثل عناصر التسخين في الأفران الصناعية والمكونات في محركات الصواريخ. بالإضافة إلى ذلك، فإن تمددها الحراري المنخفض ومقاومتها العالية للصدمات الحرارية تجعلها متينة في ظل التغيرات السريعة في درجات الحرارة، مما يمنع التلف الناتج عن التشققات الدقيقة.الاستقرار الكيميائي:
-
كربيد السيليكون خامل كيميائياً، ويقاوم التفاعلات مع معظم المواد. هذه الخاصية مفيدة بشكل خاص في البيئات المسببة للتآكل، كما هو الحال في فوهات إزالة الكبريت في محطات توليد الطاقة والمكونات في المضخات الكيميائية. تعمل مقاومته للتآكل على إطالة عمره الافتراضي في هذه التطبيقات، مما يقلل من تكاليف الصيانة ووقت التوقف عن العمل.
الخصائص الكهربائية:
كمادة شبه موصلة، تتمتع SiC بفجوة واسعة النطاق، وموصلية حرارية عالية، وحركية عالية للإلكترونات. هذه الخصائص تجعل SiC متفوقاً على المواد التقليدية مثل السيليكون وزرسينيد الغاليوم لإلكترونيات الطاقة. يمكن أن تعمل أجهزة SiC في درجات حرارة وفولتية أعلى، مما يجعلها ضرورية لأنظمة الطاقة الحديثة والمركبات الكهربائية.
