Yaşıl silikon karbid mikro tozunun unikal xüsusiyyətləri və tətbiq perspektivləri açıqlanır
Bugünkü yüksək texnologiyalı materiallar sahəsində yaşıl silikon karbid mikrotozu özünəməxsus fiziki və kimyəvi xüsusiyyətləri ilə materialşünaslıq ictimaiyyətində tədricən diqqət mərkəzinə çevrilir. Karbon və silikon elementlərindən ibarət olan bu birləşmə, xüsusi kristal quruluşu və əla performansı sayəsində bir çox sənaye sahələrində geniş tətbiq perspektivləri göstərmişdir. Bu məqalədə yaşıl silikon karbid mikrotozunun unikal xüsusiyyətləri və müxtəlif sahələrdə tətbiq potensialı dərindən araşdırılacaq.
1. Yaşıl silikon karbid mikro tozunun əsas xüsusiyyətləri
Yaşıl silikon karbid (SiC) sintetik super sərt materialdır və kovalent rabitə birləşməsinə aiddir. Kristal quruluşu romb kimi düzülüşlü altıbucaqlı sistem təqdim edir. Yaşıl silikon karbid mikrotozu adətən hissəcik ölçüsü diapazonu 0,1-100 mikron olan toz məhsullarına aiddir və rəngi müxtəlif saflıq və çirk tərkibinə görə açıq yaşıldan tünd yaşıla qədər müxtəlif tonlar təqdim edir.
Mikroskopik quruluşdan, yaşıl silikon karbid kristalındakı hər bir silikon atomu dörd karbon atomu ilə tetraedrik koordinasiya əmələ gətirir. Bu güclü kovalent rabitə quruluşu materiala son dərəcə yüksək sərtlik və kimyəvi sabitlik verir. Qeyd etmək lazımdır ki, yaşıl silikon karbidin Mohs sərtliyi 9,2-9,3-ə çatır və bu, yalnız almaz və kub bor nitridindən sonra ikinci yerdədir ki, bu da onu aşındırıcı maddələr sahəsində əvəzolunmaz edir.
2. Yaşıl silikon karbid mikrotozunun unikal xüsusiyyətləri
1. Əla mexaniki xüsusiyyətlər
Yaşıl silikon karbid mikrotozunun ən diqqətəlayiq xüsusiyyəti onun son dərəcə yüksək sərtliyidir. Onun Vickers sərtliyi 2800-3300 kq/mm²-ə çata bilər ki, bu da sərt materialları emal edərkən yaxşı işləməsini təmin edir. Eyni zamanda, yaşıl silikon karbid də yaxşı sıxılma gücünə malikdir və yüksək temperaturda yüksək mexaniki möhkəmliyi qoruyub saxlaya bilir. Bu xüsusiyyət onun ekstremal mühitlərdə istifadəsini mümkün edir.
2. Əla istilik xüsusiyyətləri
Yaşıl silikon karbidin istilik keçiriciliyi 120-200 Vt/(m·K) qədər yüksəkdir ki, bu da adi poladdan 3-5 dəfə çoxdur. Bu əla istilik keçiriciliyi onu ideal istilik yayma materialına çevirir. Daha da təəccüblüsü odur ki, yaşıl silikon karbidin istilik genişlənmə əmsalı cəmi 4.0 × 10⁻⁶/℃-dir, bu da temperatur dəyişdikdə əla ölçülü sabitliyə malik olduğunu və istilik genişlənməsi və büzülməsi səbəbindən aşkar deformasiya yaratmayacağını göstərir.
3. Görkəmli kimyəvi sabitlik
Kimyəvi xüsusiyyətlərinə görə, yaşıl silikon karbid olduqca güclü inertlik nümayiş etdirir. Əksər turşuların, qələvilərin və duz məhlullarının korroziyasına davamlıdır və hətta yüksək temperaturda belə sabit qala bilir. Təcrübələr göstərir ki, yaşıl silikon karbid 1000℃-dən aşağı oksidləşdirici mühitdə yaxşı sabitliyi qoruya bilir və bu da onu korroziyalı mühitlərdə uzunmüddətli istifadə üçün potensial edir.
4. Xüsusi elektrik xüsusiyyətləri
Yaşıl silikon karbid, silikonun 1,1 eV-dən daha böyük olan 3,0 eV zolaq genişliyinə malik yarımkeçirici materialdır. Bu xüsusiyyət onun daha yüksək gərginliklərə və temperaturlara davam gətirməsinə imkan verir və güclü elektron cihazlar sahəsində unikal üstünlüklərə malikdir. Bundan əlavə, yaşıl silikon karbid yüksək elektron hərəkətliliyinə malikdir ki, bu da yüksək tezlikli cihazların hazırlanmasına imkan verir.
3. Yaşıl silikon karbid mikrotozunun hazırlanması prosesi
Yaşıl silikon karbid mikrotozunun hazırlanması əsasən Acheson prosesindən istifadə edir. Bu üsul kvars qumu və neft koksunu müəyyən nisbətdə qarışdırır və reaksiya üçün müqavimət sobasında 2000-2500℃-ə qədər qızdırır. Reaksiya nəticəsində əmələ gələn bloklu yaşıl silikon karbid, müxtəlif hissəcik ölçülərində mikrotoz məhsulları əldə etmək üçün əzmə, dərəcələmə və turşulama kimi proseslərdən keçir.
Son illərdə texnologiyanın inkişafı ilə bəzi yeni hazırlama üsulları ortaya çıxmışdır. Kimyəvi buxar çöküntüsü (KÇÇ) yüksək təmizlikli nanomiqyaslı yaşıl silikon karbid tozu hazırlaya bilər; sol-gel metodu tozun hissəcik ölçüsünü və morfologiyasını dəqiq idarə edə bilər; plazma metodu davamlı istehsala nail ola və istehsal səmərəliliyini artıra bilər. Bu yeni proseslər yaşıl silikon karbid mikrotozunun performansının optimallaşdırılması və tətbiqinin genişləndirilməsi üçün daha çox imkanlar təqdim edir.
4. Yaşıl silikon karbid mikrotozunun əsas tətbiq sahələri
1. Dəqiq üyütmə və cilalama
Super sərt aşındırıcı maddə kimi, yaşıl silikon karbid mikrotozu sementləşdirilmiş karbid, keramika, şüşə və digər materialların dəqiq emalında geniş istifadə olunur. Yarımkeçirici sənayesində yüksək təmizlikli yaşıl silikon karbid tozu silikon lövhələrin cilalanması üçün istifadə olunur və onun kəsmə performansı ənənəvi alüminium oksid aşındırıcılarından daha yaxşıdır. Optik komponentlərin emalı sahəsində yaşıl silikon karbid tozu nano miqyaslı səth pürüzlülüyünə nail ola və yüksək dəqiqlikli optik komponentlərin emal tələblərinə cavab verə bilər.
2. Qabaqcıl keramika materialları
Yaşıl silikon karbid tozu yüksək performanslı keramika hazırlamaq üçün vacib bir xammaldır. Əla mexaniki xüsusiyyətlərə və istilik stabilliyinə malik struktur keramika isti presləmə və ya reaksiya sinterləmə prosesləri vasitəsilə hazırlana bilər. Bu tip keramika materialı, xüsusən də yüksək temperatur və korroziya kimi sərt iş şəraitində mexaniki möhürlər, yataklar və burunlar kimi əsas komponentlərdə geniş istifadə olunur.
3. Elektronika və yarımkeçirici cihazlar
Elektronika sahəsində yaşıl silikon karbid tozu geniş zolaqlı yarımkeçirici materiallar hazırlamaq üçün istifadə olunur. Yaşıl silikon karbid əsaslı güc cihazları yüksək tezlikli, yüksək gərginlikli və yüksək temperaturlu iş xüsusiyyətlərinə malikdir və yeni enerji nəqliyyat vasitələrində, ağıllı şəbəkələrdə və digər sahələrdə böyük potensiala malikdir. Tədqiqatlar göstərir ki, yaşıl silikon karbid güc cihazları ənənəvi silikon əsaslı cihazlarla müqayisədə enerji itkisini 50%-dən çox azalda bilər.
4. Kompozit möhkəmləndirmə
Metal və ya polimer matrisinə möhkəmləndirmə fazası kimi yaşıl silikon karbid tozunun əlavə edilməsi kompozit materialın möhkəmliyini, sərtliyini və aşınma müqavimətini əhəmiyyətli dərəcədə artıra bilər. Aerokosmik sahədə alüminium əsaslı silikon karbid kompozitləri yüngül və yüksək möhkəmlikli struktur hissələrinin istehsalı üçün istifadə olunur; avtomobil sənayesində silikon karbidlə möhkəmləndirilmiş əyləc balataları yüksək temperatura əla müqavimət göstərir.
5. Odadavamlı materiallar və örtüklər
Yaşıl silikon karbidin yüksək temperatur stabilliyindən istifadə edərək yüksək performanslı odadavamlı materiallar hazırlana bilər. Polad əritmə sənayesində silikon karbid odadavamlı kərpiclər domna sobaları və çeviricilər kimi yüksək temperaturlu avadanlıqlarda geniş istifadə olunur. Bundan əlavə, silikon karbid örtükləri əsas material üçün əla aşınma və korroziyadan qorunma təmin edə bilər və kimyəvi avadanlıqlarda, turbin bıçaqlarında və digər sahələrdə istifadə olunur.