Ошкор кардани хосиятҳои беназир ва дурнамои татбиқи микрохокаи сабзи карбиди кремний
Дар соҳаи маводи баландтехнологии имрӯза, микрохокаи сабзи карбиди кремний бо хосиятҳои беназири физикӣ ва кимиёвии худ тадриҷан дар маркази таваҷҷӯҳи ҷомеаи маводшиносӣ қарор дорад. Ин пайвастагие, ки аз унсурҳои карбон ва кремний иборат аст, аз сабаби сохтори махсуси булӯрӣ ва иҷрои аъло дар бисёр соҳаҳои саноатӣ дурнамои васеъи татбиқро нишон додааст. Ин мақола амиқ хосиятҳои беназири микрохокаи сабзи карбиди кремний ва потенсиали татбиқи онро дар соҳаҳои гуногун омӯхтааст.
1. Хусусиятҳои асосии микрохокаҳои карбиди кремнийи сабз
Карбиди кремнийи сабз (SiC) як маводи сахти синтетикӣ буда, ба пайвастагии пайванди ковалентӣ тааллуқ дорад. Сохтори булӯрии он системаи шашкунҷаро бо сохтори алмос монанд дорад. Микропати карбиди кремнийи сабз одатан ба маҳсулоти хока бо диапазони андозаи зарраҳои 0,1-100 микрон дахл дорад ва ранги он аз сабаби покӣ ва ифлосии гуногун оҳангҳои гуногунро аз сабзи равшан то сабзи торик пешниҳод мекунад.
Аз сохтори микроскопӣ, ҳар як атоми кремний дар кристалл карбиди кремнийи сабз ҳамоҳангии тетраэдралиро бо чор атоми карбон ташкил медиҳад. Ин сохтори қавии пайванди ковалентӣ ба мавод сахтии бениҳоят баланд ва устувории кимиёвӣ медиҳад. Бояд гуфт, ки сахтии Мохс карбиди сабзи кремний ба 9,2 — 9,3 мерасад, пас аз алмос ва нитриди бор мукааб чои дуюмро ишгол мекунад, ки онро дар сохаи абразив ивазнашаванда мегардонад.
2. Хусусиятҳои беназири микрохокаҳои карбиди кремнийи сабз
1. Хусусиятҳои механикии аъло
Хусусияти намоёни микрохокаи сабзи карбиди кремний сахтии бениҳоят баланди он мебошад. Сахтии Vickers метавонад ба 2800-3300 кг/мм² расад, ки он ҳангоми коркарди маводи сахт хуб кор мекунад. Дар айни замон, карбиди кремнийи сабз низ дорои қувваи хуби фишурда ва то ҳол метавонад қувваи баланди механикиро дар ҳарорати баланд нигоҳ дорад. Ин хусусият имкон медиҳад, ки онро дар муҳитҳои шадид истифода баранд.
2. Хусусиятҳои гармидиҳии аъло
Гармигузаронии карбиди кремнийи сабз то 120-200 Вт / (м · К) баланд аст, ки аз пӯлоди оддӣ 3-5 маротиба зиёдтар аст. Ин гузариши гармидиҳии аъло онро як маводи беҳтарини гармидиҳӣ месозад. Аз ин ҳам аҷибтар он аст, ки коэффисиенти тавсеаи гармии карбиди кремнийи сабз ҳамагӣ 4,0×10⁻⁶/℃ аст, ки маънои онро дорад, ки он ҳангоми тағирёбии ҳарорат устувории аълои андозагирӣ дорад ва аз ҳисоби васеъшавӣ ва кашиши гармӣ деформатсияи ошкоро ба вуҷуд намеорад.
3. Устувории барҷастаи кимиёвӣ
Дар робита ба хосиятҳои кимиёвӣ, карбиди кремнийи сабз беэътиноии ниҳоят қавӣ нишон медиҳад. Он метавонад ба зангзании аксари кислотаҳо, сілтҳо ва маҳлулҳои намак муқобилат кунад ва ҳатто дар ҳарорати баланд устувор боқӣ монад. Таҷрибаҳо нишон медиҳанд, ки карбиди кремнийи сабз то ҳол метавонад устувории хубро дар муҳити оксидкунанда дар зери 1000 ℃ нигоҳ дорад, ки ин барои истифодаи дарозмуддат дар муҳити зангзананда имконпазир аст.
4. Хусусиятҳои махсуси электрикӣ
Карбиди кремнийи сабз як маводи нимноқили васеъ бо паҳнои банд 3,0эВ мебошад, ки аз 1,1эВ кремний хеле калонтар аст. Ин хусусият ба он имкон медиҳад, ки ба шиддатҳо ва ҳароратҳои баланд тоб оварад ва дар соҳаи дастгоҳҳои электронии барқ бартариҳои беназир дорад. Гайр аз ин, карбиди сабзи кремний инчунин харакати баланди электронй дорад, ки ин имкон медихад дастгоххои баландбасомад сохта шаванд.
3. Раванди тайёр кардани микрохораи карбиди кремнийи сабз
Тайёр кардани микрохокаи сабзи карбиди кремний асосан раванди Ачесонро қабул мекунад. Ин усул реги кварц ва кокси нафтиро дар як таносуби муайян омехта мекунад ва онҳоро то 2000-2500 ℃ дар печи муқовимат барои реаксия гарм мекунад. Карбиди сабзи кремний, ки дар натиҷаи реаксия ба вуҷуд омадааст, аз равандҳо ба монанди майда кардан, гурӯҳбандӣ кардан ва пошидан мегузарад, то ниҳоят маҳсулоти микрохокаҳои андозаҳои гуногуни зарраҳоро ба даст оранд.
Солҳои охир бо пешрафти технология баъзе усулҳои нави тайёркунӣ пайдо шуданд. Ҷойгиркунии буғҳои кимиёвӣ (CVD) метавонад хокаи карбиди кремнийи сабзи нано-миқёси тозаро омода кунад; усули сол-гель андозаи заррача ва морфологияи хокаро аник назорат карда метавонад; усули плазма метавонад ба истеҳсоли муттасил ноил шавад ва самаранокии истеҳсолотро баланд бардорад. Ин равандҳои нав имкониятҳои бештарро барои оптимизатсияи фаъолият ва тавсеаи истифодаи микрохокаи сабзи карбиди кремний фароҳам меоранд.
4. Самтҳои асосии татбиқи micropowder карбиди кремний сабз
1. дастос дақиқ ва polishing
Ҳамчун абразиви хеле сахт, микрохокаи карбиди кремнийи сабз дар коркарди дақиқи карбиди сементшуда, сафол, шиша ва дигар маводҳо васеъ истифода мешавад. Дар саноати нимноқилҳо, хокаи карбиди кремнийи сабзи тозаи баланд барои сайқал додани вафли кремний истифода мешавад ва иҷрои буридани он нисбат ба абразивҳои анъанавии гилхок беҳтар аст. Дар соҳаи коркарди ҷузъҳои оптикӣ, хокаи карбиди кремнийи сабз метавонад ноҳамвори сатҳи нано-миқёсро ба даст орад ва ба талаботи коркарди ҷузъҳои оптикии дақиқи баланд ҷавобгӯ бошад.
2. Материалхои мукаммали сафолй
Хокаи карбиди кремнийи сабз барои тайёр кардани сафолии сермахсул ашьёи хоми мухим мебошад. Керамикаи сохториро бо хосиятҳои хуби механикӣ ва устувории гармӣ тавассути пресскунии гарм ё равандҳои синтеризатсияи реаксия сохтан мумкин аст. Ин навъи маводи сафолӣ дар ҷузъҳои калидӣ, аз қабили пломбаҳои механикӣ, подшипникҳо ва соплоҳо, махсусан дар шароити сахти корӣ, аз қабили ҳарорати баланд ва зангзанӣ, васеъ истифода мешавад.
3. Асбобхои электроника ва нимно-килй
Дар соҳаи электроника хокаи карбиди кремнийи сабз барои тайёр кардани маводи нимноқилҳои васеъ истифода мешавад. Дастгоҳҳои энергетикӣ дар асоси карбиди сабзи кремний дорои хусусиятҳои кории басомади баланд, баландшиддат ва ҳарорати баланд доранд ва дар мошинҳои нави энергетикӣ, шабакаҳои интеллектуалӣ ва дигар соҳаҳо потенсиали бузург доранд. Тадқиқотҳо нишон доданд, ки дастгоҳҳои барқии карбиди кремнийи сабз дар муқоиса бо дастгоҳҳои анъанавии кремний метавонанд талафоти энергияро беш аз 50% кам кунанд.
4. Арматураи таркибӣ
Илова кардани хокаи карбиди кремний ҳамчун марҳилаи тақвият ба матритсаи металлӣ ё полимерӣ метавонад қувват, сахтӣ ва муқовимати фарсудашавии маводи таркибро ба таври назаррас беҳтар кунад. Дар соҳаи кайҳонӣ, композитҳои карбиди кремний дар асоси алюминий барои истеҳсоли қисмҳои сохтории сабук ва қавӣ истифода мешаванд; дар саноати автомобильсозй ковокхои тормози карбиди кремний муқовимати аъло ба ҳарорати баланд нишон медиҳанд.
5. Маводҳои ба оташ тобовар ва рӯйпӯшҳо
Бо истифода аз устувории ҳарорати баланд аз карбиди кремнийи сабз, метавонад маводи оташ тобоварро омода кард. Дар саноати пулодгудозй хиштхои рефрак-тори кремнийи карбиди дар тачхизоти баланд-харорат ба монанди печьхои домна ва конвертерхо васеъ истифода бурда мешаванд. Илова бар ин, рӯйпӯшҳои карбиди кремний метавонанд барои маводи асосӣ фарсудашавӣ ва зангзании аълоро таъмин кунанд ва дар таҷҳизоти кимиёвӣ, чархҳои турбина ва дигар соҳаҳо истифода мешаванд.