탄화 규소 , 탄소 및 실리콘으로 구성된 고체 공유한다. Mohs 척도에서 9.0 ~ 10의 값으로 경도가 높으며 화학식은 SiC이며, 이는 탄소가 양전하 (+ ) Si 및 음전하 (온 -) - 탄소 ( + Si≡C - ).
사실,이 화합물의 결합은 완전히 다릅니다. 1824 년 스웨덴의 화학자 인 Jön Jacob Berzelius가 다이아몬드를 합성하려고 시도하면서 발견했습니다. 1893 년 프랑스 과학자 헨리 모이 사니는 탄화 규소가 함유 된 광물을 발견했습니다.
이 발견은 미국 Devil 's Canyon의 운석 분화구에서 채취 한 암석 샘플을 조사하면서 이루어졌습니다. 그는이 광물을 moissanite라고 명명했습니다. 반면 Edward Goodrich Acheson (1894)은 고순도 모래 나 석영을 석유 코크스와 반응시켜 실리콘 카바이드를 합성하는 방법을 개발했습니다.
Goodrich는이 제품을 얻은 카보 런덤 (또는 카보 룬듐)이라고 부르고 연마재를 생산하는 회사를 설립했습니다.
화학 구조
상단 이미지는 실리콘 카바이드의 입방체 및 결정질 구조를 보여줍니다. 이 배열은 C와 Si 사이의 원자 반경 차이에도 불구하고 다이아몬드의 배열과 동일합니다.
모든 결합은 이온 성 고체와 정전 기적 상호 작용과는 달리 강력한 공유 성과 방향성을 가지고 있습니다.
SiC는 분자 사면체를 형성합니다. 즉, 모든 원자는 4 개의 다른 원자와 연결되어 있습니다. 이 사면체 단위는 공유 결합에 의해 결합되어 층상 결정 구조를 채택합니다.
또한 이러한 층에는 A, B 및 C의 세 가지 유형의 자체 결정 배열이 있습니다.
즉, A 층은 B 층과 다르고 후자는 C 층과 다릅니다. 따라서 SiC 결정은 일련의 층이 쌓이는 것으로 구성되며 다형 현상이 발생하는 현상입니다.
예를 들어, 큐빅 폴리 타입 (다이아몬드와 유사)은 ABC 층의 스택으로 구성되므로 3C 결정 구조를 갖습니다.
이러한 층의 다른 스택은 이러한 능 면체 및 육각형 다형 사이에 다른 구조를 생성합니다. 사실, SiC의 결정 구조는 결국 "결정질 장애"가됩니다.
SiC에 대한 가장 간단한 육각형 구조 인 2H (상단 이미지)는 ABABA 시퀀스를 사용하여 레이어를 쌓아서 형성됩니다 … 두 레이어마다 시퀀스가 반복되며 여기서 숫자 2가 유래됩니다. .
속성
일반 속성
몰 질량
40.11g / 몰
외관
획득 방법과 사용되는 재료에 따라 다릅니다. 노란색, 녹색, 흑 청색 또는 무지개 빛깔의 결정이 될 수 있습니다.
밀도
3.16g / cm3
녹는 점
2830 ° C
굴절률
2.55.
크리스탈
다형성이 있습니다 : αSiC 육각형 결정 및 βSiC 입방 결정.
경도
모스 척도에서 9에서 10까지.
화학 물질에 대한 내성
강산과 알칼리의 작용에 강합니다. 또한 탄화 규소는 화학적으로 불활성 입니다.
열적 특성
-높은 열전도율.
-고온에 견딜 수 있습니다.
-높은 열전도율.
-선 열팽창 계수가 낮기 때문에 열팽창이 적고 고온을 지원합니다.
-열충격에 강합니다.
기계적 성질
-압축에 대한 높은 내성.
-마모 및 부식에 강합니다.
-강도와 저항이 큰 가벼운 소재입니다.
-고온에서도 탄성을 유지합니다.
속성
전기장에 대한 전력 손실이 거의없이 고온 및 극한 전압에서 기능을 수행 할 수있는 반도체입니다.
응용
연마제로
-실리콘 카바이드는 실리콘 캔보다 8 배 더 높은 온도, 고전압 또는 전기장 구배를 견딜 수있는 반도체입니다. 이러한 이유로 다이오드, 트랜지션, 억 제기 및 고 에너지 마이크로파 장치의 구성에 유용합니다.
-이 컴파운드로 최초의 라디오 (1907)의 발광 다이오드 (LED)와 감지기가 제조됩니다. 현재 실리콘 카바이드는 LED 전구 제조에서 10 ~ 100 배 더 밝은 빛을 방출하는 질화 갈륨으로 대체되었습니다.
-전기 시스템에서 실리콘 카바이드는 전압을 조절하여 저항을 조절할 수 있기 때문에 전력 시스템의 피뢰침으로 사용됩니다.
구조화 된 세라믹의 형태
- 소결로 알려진 공정에서 실리콘 카바이드 입자와 동반자 입자는이 혼합물의 용융 온도보다 낮은 온도로 가열됩니다. 따라서 입자 사이에 강한 결합을 형성하여 세라믹 물체의 저항과 강도를 증가시킵니다.
-실리콘 카바이드 구조 세라믹은 광범위한 응용 분야를 가지고 있습니다. 디스크 브레이크 및 자동차 클러치, 디젤 미립자 필터 및 마찰을 줄이기위한 오일 첨가제로 사용됩니다.
-고온에 노출 된 부품에 실리콘 카바이드 구조용 세라믹의 사용이 널리 보급되었습니다. 예를 들어, 이것은 로켓 인젝터의 목과 용광로의 롤러의 경우입니다.
-높은 열전도율, 경도 및 고온 안정성의 조합은 실리콘 카바이드로 제조 된 열교환 기 튜브의 구성 요소를 만듭니다.
-구조용 세라믹은 샌드 블라스트 인젝터, 자동차 워터 펌프 씰, 베어링 및 압출 다이에 사용됩니다. 또한 금속 제련에 사용되는 도가니 재료입니다.
-유리 및 비철금속 제련 및 금속 열처리에 사용되는 발열체의 일부입니다.
기타 용도
-가스 온도 측정에 사용할 수 있습니다. 고온계로 알려진 기술에서 실리콘 카바이드 필라멘트는 가열되어 800-2500ºK 범위의 온도와 관련된 복사를 방출합니다.
-핵분열로 발생하는 물질의 누출을 방지하기 위해 원자력 발전소에서 사용됩니다.
-철강 생산시 연료로 사용됩니다.
참고 문헌
- Nicholas G. Wright, Alton B. Horsfall. 실리콘 카바이드 : 오랜 친구의 귀환. Material Matters Volume 4 Article 2. 2018 년 5 월 5 일 검색 : sigmaaldrich.com
- 존 페이스풀. (2010 년 2 월). 카보 런덤 결정. 2018 년 5 월 5 일 검색 : commons.wikimedia.org
- Charles & Colvard. Polytypism과 Moissanite. 2018 년 5 월 5 일 검색 : moissaniteitalia.com
- 재료 과학자. (2014). SiC2H 구조 . 2018 년 5 월 5 일 검색 : commons.wikimedia.org
- Wikipedia. (2018). 실리콘 카바이드. 2018 년 5 월 5 일 검색 : en.wikipedia.org
- Navarro SiC. (2018). 실리콘 카바이드. 2018 년 5 월 5 일 검색 : navarrosic.com
- 바르셀로나 대학교. 실리콘 카바이드, SiC. 2018 년 5 월 5 일 검색 : ub.edu
- CarboSystem. (2018). 탄화 규소. 2018 년 5 월 5 일 검색 : carbosystem.com