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碳化硅的（介紹，特性，生產，應用）
Release Time：2021-06-24碳化硅的介紹
碳化硅，化學符號為 SiC，是一種固體工業礦物晶體。它用作半導體和陶瓷，通常稱為碳化硅。碳化硅天然存在于一種極其稀有的礦物莫桑石中。純碳化硅呈無色透明晶體。當添加氮或鋁等雜質時，碳化硅晶體會根據雜質水平呈現綠色或藍色。碳化硅主要用于其硬度和強度，盡管其陶瓷和半導體特性的結合使碳化硅在制造快速、高壓和高溫設備方面表現出色。
碳化硅的特性
1.堅固的晶體結構
碳化硅由輕元素硅（Si）和碳（C）組成。它的基本構建塊是由四個碳原子組成的晶體，形成一個四面體，在中心與單個硅原子共價鍵合。碳化硅還表現出多晶現象，因為它存在于不同的相和晶體結構中。
2.高硬度
碳化硅的莫氏硬度等級為 9，使其成為僅次于碳化硼 (9.5) 和金剛石 (10) 的最硬材料。正是這種明顯的特性使碳化硅成為機械密封、軸承和切削工具的絕佳材料選擇。
3.耐高溫
碳化硅的耐高溫和抗熱震性是使碳化硅可用于制造耐火磚和其他耐火材料的特性。碳化硅的分解開始于 2000°C。
4.電導率
如果碳化硅被純化，它的行為表現出電絕緣體的行為。然而，通過控制雜質，碳化硅可以表現出半導體的電學特性。例如，通過摻雜引入不同量的鋁將產生 p 型半導體。通常，工業級碳化硅的純度約為 98% 至 99.5%。常見的雜質是鋁、鐵、氧和游離碳。
5.化學穩定性
碳化硅是一種穩定且化學惰性的物質，即使在酸（鹽酸、硫酸或氫氟酸）或堿（濃氫氧化鈉）中暴露或煮沸時，也具有很高的耐腐蝕性。發現它在氯氣中反應，但只能在 900°C 及以上的溫度下反應。當溫度達到約 850°C 時，碳化硅會在空氣中開始氧化反應，形成 SiO2。
碳化硅的生產
碳化硅可以在礦物莫桑石中找到，但在自然界中很少發現。因此，碳化硅是通過稱為 Acheson 方法的合成技術合成生產的，該技術以其發明者 Edward G. Acheson 的名字命名。純二氧化硅 (SiO 2 ) 或石英砂和精細研磨的石油焦 (碳) 混合并在電阻爐中加熱至約 1700 至 2500°C 的高溫。以下是導致ɑ-SiC形成的主要化學反應：
碳化硅在核心周圍形成圓柱形錠，在外部形成 ɑ-SiC、β-SiC 和未反應材料層。ɑ-SiC是具有粗晶結構的最高等級，β-SiC是冶金等級。根據原材料質量，碳化硅可以生產為綠色或黑色。然后對碳化硅錠進行分類和處理，以用于其預期的特定應用。它們可以被壓碎、研磨或化學處理以達到使用所需的特性。
碳化硅的應用
憑借碳化硅所具有的優異性能組合，人們發現它是高溫和耐磨應用的一種有前途的材料選擇。
1.磨料
碳化硅粉末用于磨料加工工藝，例如研磨、噴砂和水射流切割。碳化硅可以層壓在紙、布或木頭上以產生摩擦力。也可用于其他材料的成型、珩磨和拋光。
2.高溫氣體傳感器
碳化硅硅在化工生產、渦輪機或發動機測試行業中用作傳感裝置，用于檢測惡劣、高溫和腐蝕性環境中的易燃和可燃氣體。
3.電子產品
碳化硅由于其高耐壓性而在許多電路元件中用作半導體。碳化硅的耐壓比普通硅高十倍，在超過1000V的系統中性能甚至優于氮化鎵。因此，碳化硅在電動汽車、太陽能逆變器和傳感器系統的開發中被證明是有價值的。
