Il carburo di silicio (SiC) è in grado di mantenere la sua resistenza meccanica e integrità strutturale fino a temperature di 1600°C.
Questa resistenza alle alte temperature è dovuta ai forti legami del reticolo cristallino e alla formazione di uno strato protettivo di ossido di silicio alle alte temperature.
Resistenza alle alte temperature
Il carburo di silicio è composto da tetraedri di atomi di carbonio e silicio, che formano forti legami nel reticolo cristallino.
Questa struttura rende il SiC un materiale molto duro e resistente, in grado di mantenere la sua forza meccanica anche a temperature estremamente elevate.
Il materiale non viene attaccato da acidi, alcali o sali fusi fino a 800°C.
Al di sopra di questa temperatura, in aria, il SiC forma un rivestimento protettivo di ossido di silicio a 1200°C, che ne consente l'utilizzo fino a 1600°C senza alcuna perdita di resistenza.
Questo strato protettivo funge da barriera contro l'ulteriore ossidazione e degradazione alle alte temperature.
Conducibilità termica e resistenza agli shock termici
Il SiC presenta anche un'elevata conduttività termica, compresa tra 120 e 270 W/(m∙K), che contribuisce alla sua capacità di resistere alle alte temperature.
Questa elevata conducibilità termica aiuta a dissipare rapidamente il calore, riducendo le sollecitazioni termiche che potrebbero portare al cedimento del materiale.
Inoltre, il SiC ha un basso coefficiente di espansione termica (4,0x10-6/°C), inferiore alla maggior parte degli altri materiali semiconduttori.
Questa bassa espansione termica aumenta ulteriormente la sua resistenza agli shock termici, il che significa che può sopportare rapidi cambiamenti di temperatura senza subire danni.
Applicazioni e importanza
La combinazione unica di resistenza alle alte temperature, elevata conducibilità termica e resistenza agli shock termici rende il SiC un materiale ideale per diverse applicazioni ad alta temperatura.
È comunemente utilizzato nei forni per semiconduttori, negli elementi di riscaldamento dei forni elettrici e nei componenti per turbine e altri ambienti ad alta temperatura.
La sua capacità di mantenere la resistenza e l'integrità alle alte temperature senza degradarsi lo rende un materiale prezioso nei settori in cui le condizioni estreme sono comuni.
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