Yaşıl silisium karbid mikrotozunun unikal xüsusiyyətlərini və tətbiqi perspektivlərini açmaq
Müasir yüksək texnologiyalı materiallar sahəsində yaşıl silisium karbid mikrotozu unikal fiziki və kimyəvi xassələri ilə tədricən material elmləri cəmiyyətinin diqqət mərkəzinə çevrilir. Karbon və silisium elementlərindən ibarət olan bu birləşmə xüsusi kristal quruluşu və əla performansı sayəsində bir çox sənaye sahələrində geniş tətbiq perspektivləri göstərmişdir. Bu məqalə yaşıl silisium karbid mikrotozunun unikal xüsusiyyətlərini və onun müxtəlif sahələrdə tətbiqi potensialını dərindən araşdıracaq.
1. Yaşıl silisium karbid mikrotozunun əsas xüsusiyyətləri
Yaşıl silisium karbid (SiC) sintetik superbərk materialdır və kovalent bağ birləşməsinə aiddir. Onun kristal quruluşu almaza bənzər quruluşa malik altıbucaqlı sistemi təqdim edir. Yaşıl silisium karbid mikrotozu adətən hissəcik ölçüsü diapazonu 0,1-100 mikron olan toz halında olan məhsullara aiddir və onun rəngi müxtəlif təmizlik və çirk tərkibinə görə açıq yaşıldan tünd yaşıla qədər müxtəlif tonları təqdim edir.
Mikroskopik quruluşdan yaşıl silisium karbid kristalındakı hər bir silisium atomu dörd karbon atomu ilə tetrahedral koordinasiya əmələ gətirir. Bu güclü kovalent bağ quruluşu materiala son dərəcə yüksək sərtlik və kimyəvi sabitlik verir. Qeyd etmək lazımdır ki, yaşıl silisium karbidinin Mohs sərtliyi 9,2-9,3-ə çatır, almaz və kub bor nitridindən sonra ikinci yerdədir, bu da onu abrazivlər sahəsində əvəzolunmaz edir.
2. Yaşıl silisium karbid mikrotozunun unikal xüsusiyyətləri
1. Əla mexaniki xüsusiyyətlər
Yaşıl silisium karbid mikrotozunun ən diqqətəlayiq xüsusiyyəti onun son dərəcə yüksək sərtliyidir. Onun Vickers sərtliyi 2800-3300kg/mm²-ə çata bilər ki, bu da onu sərt materialları emal edərkən yaxşı performans göstərir. Eyni zamanda, yaşıl silisium karbid də yaxşı sıxılma gücünə malikdir və hələ də yüksək temperaturda yüksək mexaniki gücü saxlaya bilir. Bu xüsusiyyət onu ekstremal mühitlərdə istifadə etməyə imkan verir.
2. Əla istilik xüsusiyyətləri
Yaşıl silisium karbidinin istilik keçiriciliyi 120-200W/(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 heyrətləndiricisi odur ki, yaşıl silisium karbidin istilik genişlənmə əmsalı cəmi 4,0×10⁻⁶/℃-dir, yəni temperatur dəyişdikdə əla ölçülü sabitliyə malikdir və istilik genişlənməsi və büzülməsi səbəbindən aşkar deformasiya yaratmayacaqdır.
3. Əla kimyəvi sabitlik
Kimyəvi xassələri baxımından yaşıl silisium karbid son dərəcə güclü hərəkətsizlik nümayiş etdirir. O, əksər turşuların, qələvilərin və duz məhlullarının korroziyasına müqavimət göstərə bilir və hətta yüksək temperaturda da sabit qala bilir. Təcrübələr göstərir ki, yaşıl silisium karbid hələ də 1000 ℃-dən aşağı oksidləşdirici mühitdə yaxşı sabitliyi qoruya bilir, bu da onu korroziyalı mühitlərdə uzunmüddətli istifadə üçün potensial edir.
4. Xüsusi elektrik xassələri
Yaşıl silisium karbid silisiumun 1,1eV-dən çox daha böyük olan 3,0eV bant eni olan geniş zolaqlı yarımkeçirici materialdır. Bu xüsusiyyət ona daha yüksək gərginliklərə və temperaturlara tab gətirməyə imkan verir və güc elektron cihazları sahəsində unikal üstünlüklərə malikdir. Bundan əlavə, yaşıl silisium karbid də yüksək elektron hərəkətliliyinə malikdir, bu da yüksək tezlikli cihazların hazırlanmasına imkan verir.
3. Yaşıl silisium karbid mikrotozunun hazırlanması prosesi
Yaşıl silisium karbid mikrotozunun hazırlanması əsasən Acheson prosesini qəbul edir. Bu üsul kvars qumu və neft koksunu müəyyən nisbətdə qarışdırır və reaksiya üçün müqavimət sobasında 2000-2500 ℃-ə qədər qızdırır. Reaksiya nəticəsində yaranan bloklu yaşıl silisium karbid, nəhayət, müxtəlif hissəcik ölçülərində mikrotoz məhsullarını əldə etmək üçün əzmə, çeşidləmə və turşulama kimi proseslərdən keçir.
Son illərdə texnologiyanın inkişafı ilə bəzi yeni hazırlıq üsulları ortaya çıxdı. Kimyəvi buxar çökmə (CVD) yüksək saflıqda nano-miqyaslı yaşıl silisium karbid tozu hazırlaya bilər; sol-gel üsulu tozun hissəcik ölçüsünü və morfologiyasını dəqiq idarə edə bilir; plazma üsulu davamlı istehsala nail ola və istehsal səmərəliliyini artıra bilər. Bu yeni proseslər yaşıl silisium karbid mikrotozunun performansının optimallaşdırılması və tətbiqinin genişləndirilməsi üçün daha çox imkanlar təmin edir.
4. Yaşıl silisium karbid mikrotozunun əsas tətbiq sahələri
1. Dəqiq daşlama və cilalama
Çox sərt aşındırıcı olaraq yaşıl silisium karbid mikrotozu sementlənmiş karbid, keramika, şüşə və digər materialların dəqiq emalında geniş istifadə olunur. Yarımkeçirici sənayedə yüksək saflıqda yaşıl silisium karbid tozu silisium vafli cilalanması üçün istifadə olunur və onun kəsmə performansı ənənəvi alüminium oksidi aşındırıcılardan daha yaxşıdır. Optik komponentlərin emalı sahəsində yaşıl silisium karbid tozu nano-miqyaslı səth pürüzlülüyünə nail ola bilər və yüksək dəqiqlikli optik komponentlərin emal tələblərinə cavab verə bilər.
2. Təkmil keramika materialları
Yaşıl silisium karbid tozu yüksək məhsuldarlıqlı keramika istehsalı üçün mühüm xammaldır. Mükəmməl mexaniki xassələrə və istilik sabitliyinə malik olan struktur keramika isti presləmə sinterləmə və ya reaksiya sinterləmə prosesləri ilə hazırlana bilər. Bu tip keramika materialı mexaniki möhürlər, podşipniklər və nozzilər kimi əsas komponentlərdə, xüsusən də yüksək temperatur və korroziya kimi ağır iş şəraitində geniş istifadə olunur.
3. Elektronika və yarımkeçirici cihazlar
Elektronika sahəsində yaşıl silisium karbid tozu geniş diapazonlu yarımkeçirici materialların hazırlanması üçün istifadə olunur. Yaşıl silisium karbid əsaslı güc qurğuları yüksək tezlikli, yüksək gərginlikli və yüksək temperaturda işləmə xüsusiyyətlərinə malikdir və yeni enerji vasitələrində, ağıllı şəbəkələrdə və digər sahələrdə böyük potensial nümayiş etdirir. Tədqiqatlar göstərdi ki, yaşıl silisium karbid güc qurğuları ənənəvi silikon əsaslı cihazlarla müqayisədə enerji itkisini 50%-dən çox azalda bilər.
4. Kompozit armatur
Yaşıl silisium karbid tozunun metal və ya polimer matrisinə möhkəmləndirmə mərhələsi kimi əlavə edilməsi kompozit materialın gücünü, sərtliyini və aşınma müqavimətini əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdıra bilər. Aerokosmik sahədə, alüminium əsaslı silisium karbid kompozitləri yüngül və yüksək möhkəmlikli struktur hissələrinin istehsalı üçün istifadə olunur; avtomobil sənayesində silisium karbidlə gücləndirilmiş əyləc yastiqciqları əla yüksək temperatur müqaviməti göstərir.
5. Odadavamlı materiallar və örtüklər
Yaşıl silisium karbidin yüksək temperaturda dayanıqlığından istifadə edərək yüksək performanslı odadavamlı materiallar hazırlana bilər. Polad əritmə sənayesində silisium karbid odadavamlı kərpiclər yüksək temperaturlu avadanlıqlarda, məsələn, yüksək sobalarda və çeviricilərdə geniş istifadə olunur. Bundan əlavə, silisium karbid örtükləri əsas material üçün əla aşınma və korroziyadan qorunma təmin edə bilər və kimyəvi avadanlıqlarda, turbin bıçaqlarında və digər sahələrdə istifadə olunur.