Il carburo di silicio (SiC) è un materiale ceramico composto da silicio e carbonio, noto per le sue eccezionali proprietà meccaniche e termiche. È caratterizzato da elevata durezza, alta conducibilità termica, bassa espansione termica ed eccellente resistenza agli shock termici, che lo rendono adatto a un'ampia gamma di applicazioni, tra cui abrasivi, refrattari e produzione di semiconduttori.
Composizione e struttura:
Il SiC è un composto di silicio e carbonio, con formula chimica SiC. Esiste in varie forme cristalline, le più comuni sono α-SiC e β-SiC. La forma α-SiC, con molteplici politipi come 6H, 4H e 15R, è prevalente nelle applicazioni industriali ed è stabile alle alte temperature. Il β-SiC, con struttura cristallina cubica, è stabile a temperature inferiori a 1600°C e si trasforma in α-SiC a temperature più elevate.
- Proprietà meccaniche e termiche:Elevata durezza:
- Il SiC ha una durezza prossima a quella del diamante, che lo rende un eccellente materiale abrasivo.Elevata conduttività termica:
- Con valori compresi tra 120 e 270 W/mK, il SiC conduce efficacemente il calore, un fattore cruciale per applicazioni quali elementi riscaldanti e scambiatori di calore.Bassa espansione termica:
- Il coefficiente di espansione termica di 4,0x10-6/°C garantisce variazioni dimensionali minime con le fluttuazioni di temperatura, migliorando la resistenza agli shock termici.Eccellente resistenza agli shock termici:
Questa proprietà consente al SiC di resistere a rapidi cambiamenti di temperatura senza incrinarsi, rendendolo ideale per gli ambienti ad alta temperatura.Applicazioni:
- Il SiC è utilizzato in diversi settori industriali grazie alle sue proprietà uniche:
- Industria dei semiconduttori: Le ceramiche SiC sono utilizzate nei dischi di rettifica e nelle attrezzature per la produzione di wafer di silicio, beneficiando della loro elevata durezza e compatibilità termica con il silicio.
- Elettronica di potenza: I dispositivi SiC sono preferiti nei semiconduttori di potenza grazie all'ampio band gap, all'elevata conducibilità termica e all'alto campo elettrico di breakdown, superando i materiali tradizionali come il silicio e l'arseniuro di gallio.
Abrasivi e refrattari: La natura abrasiva e la resistenza alle alte temperature del SiC lo rendono adatto alle mole e ai materiali refrattari.
Preparazione:
