Le matériau en carbure de silicium
Le carbure de silicium est une matière première importante dans les industries modernes. Il existe des applications telles que la céramique SiC avancée, l’abrasif, l’antidérapant, le semi- conducteur , etc. Voyons comment il est développé.
Le rang atomique NO. de carbone et de silicium sont 6 et 14. Respectivement, ils sont dans les deuxième et troisième périodes des éléments du groupe carbone dans le tableau périodique. Cette relation de position signifie qu’ils ont des propriétés similaires à certains égards.
Le carbone est omniprésent dans nos vies et les composés contenant du carbone sont la base matérielle de la vie. Le silicium est également abondant dans la croûte terrestre, en particulier son application dans les semi-conducteurs et les communications modernes, qui a favorisé le développement de la civilisation humaine.
Dans le monde de la chimie, le carbone et le silicium sont comme des frères de la même famille. Ils ont coexisté pendant des milliards d’années sur la terre, mais n’ont pas formé une forte amitié de vie et de mort. Le minerai de carbure de silicium dans la nature est très rare.
En 1824, le scientifique suédois Jons Jakob Berzelius a observé l’existence du carbure de silicium (SiC) lors de la synthèse du diamant, ce qui a ouvert le prélude à la recherche humaine sur les matériaux en carbure de silicium. Jusqu’en 1891, l’Américain EG Acheson a accidentellement obtenu du carbure de silicium alors qu’il effectuait des expériences sur le diamant fondu. A cette époque, les scientifiques pensaient que le matériau était un mélange de diamants. Ils ont donc appelé l’émeri au carbure de silicium.
En 1893, Acheson a développé une méthode de fusion industrielle du carbure de silicium, souvent appelée four Acheson, qui est utilisée aujourd’hui. Cette méthode est la même que le four à résistance avec un matériau carboné comme corps central, et le mélange de quartz SiO2 et de carbone est chauffé par l’électricité pour générer du carbure de silicium.
Les éléments C et Si ont uni leurs forces pour faire du carbure de silicium un matériau aux nombreuses propriétés chimiques et physiques excellentes :
inertie chimique supérieure
haute dureté
haute résistance
faible coefficient de dilatation thermique
haute conductivité thermique
type de semi-conducteur
Le carbure de silicium pur est une sorte de cristal transparent. Le carbure de silicium industriel est jaune pâle, vert, bleu ou même noir en raison du type et de la teneur en impuretés. En attendant, la transparence varie avec sa pureté. La structure cristalline du carbure de silicium est divisée en α-SiC hexagonal ou rhomboédrique et β-SiC cubique (carbure de silicium cubique). Le α-SiC constitue de nombreuses variantes différentes en raison des différentes structures d’empilement de C et Si. Il existe plus de 70 types de SiC.
L’application courante du matériau en carbure de silicium est la céramique en carbure de silicium. Il a les caractéristiques d’une dureté élevée, d’une résistance élevée à la corrosion et d’une résistance à haute température. Aujourd’hui, l’application du carbure de silicium s’est développée depuis les premiers abrasifs vers de nombreux domaines tels que les roulements, les semi-conducteurs, l’aérospatiale et la chimie. En raison de la surface de contact élevée entre les produits chimiques et la paroi interne du microcanal, le microréacteur a des exigences très strictes sur le matériau de la paroi interne. Les réacteurs à microcanaux sont également devenus une application importante du carbure de silicium.