O carboneto de silício (SiC) é um composto de silício e carbono produzido sinteticamente, conhecido pela sua dureza e propriedades térmicas excepcionais.
É utilizado em várias aplicações, incluindo abrasivos, ferramentas de corte, elementos de aquecimento e substratos de semicondutores.
O SiC existe em várias formas cristalinas, principalmente α e β, cada uma com propriedades e aplicações únicas.
Resumo do funcionamento do carboneto de silício
O carboneto de silício funciona com base nas suas propriedades físicas e químicas únicas, que incluem elevada dureza, elevada condutividade térmica, baixa expansão térmica e excelente inércia química.
Estas propriedades tornam-no adequado para uma vasta gama de aplicações, desde abrasivos a componentes de alta temperatura em fornos industriais e no fabrico de semicondutores.
Explicação pormenorizada
1. Propriedades físicas e químicas
Alta dureza: O carboneto de silício é um dos materiais mais duros conhecidos, com uma microdureza de 2840~3320kg/mm².
Isto torna-o ideal para utilização em abrasivos e ferramentas de corte onde a durabilidade e a resistência ao desgaste são cruciais.
Alta condutividade térmica: O SiC tem uma elevada condutividade térmica, o que lhe permite transferir calor de forma eficiente.
Esta propriedade é benéfica em aplicações como elementos de aquecimento em fornos e como componentes em ambientes de alta temperatura, como motores de foguetões.
Baixa expansão térmica: O carboneto de silício tem um baixo coeficiente de expansão térmica, o que significa que mantém bem a sua forma sob alterações de temperatura.
Esta caraterística é importante em aplicações de precisão e em ambientes onde o ciclo térmico é comum.
Excelente inércia química: O SiC é altamente resistente a reacções químicas e à corrosão, o que o torna adequado para utilização em ambientes químicos agressivos e aplicações de alta temperatura onde outros materiais se podem degradar.
2. Formas cristalinas e suas aplicações
α-SiC: Esta forma tem múltiplos politopos e é a mais comum em aplicações industriais, particularmente na produção de cerâmicas de carboneto de silício utilizadas em abrasivos e refractários.
β-SiC: Com uma estrutura cristalina cúbica, o β-SiC é utilizado em materiais de retificação e polimento de precisão devido à sua elevada pureza e estrutura cristalina específica.
3. Aplicações em semicondutores
O carboneto de silício é utilizado no fabrico de semicondutores devido às suas propriedades térmicas e resistência mecânica.
É utilizado em discos de moagem e dispositivos de fixação para a produção de bolachas de silício, onde a sua elevada dureza e baixo desgaste são vantajosos.
Além disso, o SiC é um material de eleição para substratos de semicondutores devido ao seu largo intervalo de banda, elevada condutividade térmica e elevada mobilidade eletrónica, que são superiores aos materiais semicondutores tradicionais como o silício e o arsenieto de gálio.
4. Cerâmica condutora
O carboneto de silício pode ser transformado em cerâmica condutora com baixa resistividade, adequada para aplicações em câmaras de processamento de bolachas, aquecedores e mandris electrostáticos.
A sua condutividade eléctrica, combinada com a sua resistência ao desgaste e ao choque térmico, torna-o um material versátil em processos de fabrico avançados.
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