Equipe técnica · Kintek Solution

O carboneto de silício (SiC) é um material cerâmico conhecido pelas suas excepcionais propriedades térmicas, o que o torna ideal para aplicações de alta temperatura e alta tensão. A sua condutividade térmica varia entre 120-270 W/mK, o que é significativamente mais elevado do que muitos outros materiais, permitindo uma dissipação de calor eficiente. Além disso, o SiC tem um baixo coeficiente de expansão térmica (4,0x10-6/°C), contribuindo para a sua excelente resistência ao choque térmico. Estas propriedades permitem ao SiC manter a resistência mecânica e a integridade estrutural a temperaturas tão elevadas como 1.400°C a 1.600°C. A sua elevada condutividade térmica, combinada com uma baixa expansão térmica, torna-o adequado para aplicações como eletrónica de semicondutores, bocais de foguetões e permutadores de calor. Além disso, a inércia química e a resistência ao desgaste do SiC aumentam a sua durabilidade em ambientes agressivos.

Pontos-chave explicados:

1. Elevada condutividade térmica (120-270 W/mK)

   • O carboneto de silício apresenta uma gama de condutividade térmica de 120-270 W/mK, que é significativamente mais elevada do que muitas outras cerâmicas e materiais semicondutores.
   • Esta propriedade assegura uma transferência de calor eficiente, tornando o SiC adequado para aplicações em que a gestão térmica é crítica, como em dispositivos semicondutores, permutadores de calor e eletrónica de alta potência.
   • A elevada condutividade térmica também contribui para a sua capacidade de suportar mudanças rápidas de temperatura sem fissurar ou degradar, o que é essencial para a resistência ao choque térmico.

2. Baixo coeficiente de expansão térmica (4,0x10-6/°C)

   • O SiC tem um baixo coeficiente de expansão térmica, o que significa que se expande minimamente quando exposto a temperaturas elevadas.
   • Esta propriedade reduz o risco de stress térmico e fissuras, especialmente em aplicações que envolvem ciclos rápidos de aquecimento ou arrefecimento.
   • A baixa expansão térmica, combinada com a elevada condutividade térmica, aumenta a sua resistência ao choque térmico, tornando-o ideal para ambientes de alta temperatura, como bocais de foguetões e válvulas de motores de combustão.

3. Resistência ao choque térmico

   • A resistência ao choque térmico é uma propriedade crítica do SiC, derivada da sua elevada condutividade térmica e baixa expansão térmica.
   • Esta resistência permite ao SiC suportar mudanças bruscas de temperatura sem danos estruturais, tornando-o adequado para aplicações em ambientes extremos, como as indústrias aeroespacial e automóvel.
   • Por exemplo, o SiC é utilizado em bocais de foguetões, onde os materiais têm de suportar flutuações rápidas de temperatura durante o lançamento e a reentrada.

4. Estabilidade a altas temperaturas (até 1.400°C a 1.600°C)

   • O SiC mantém a sua resistência mecânica e integridade estrutural a temperaturas extremamente elevadas, até 1.400°C e mesmo perto de 1.600°C, sem perda significativa de resistência.
   • Esta propriedade torna-o um material preferido para aplicações a alta temperatura, como permutadores de calor, componentes de fornos e ambientes de veículos eléctricos.
   • A sua capacidade de resistir à deformação e à degradação a altas temperaturas garante uma fiabilidade a longo prazo em condições exigentes.

5. Inércia química e resistência ao desgaste

   • O SiC é quimicamente inerte, o que significa que resiste à corrosão e às reacções com a maioria dos produtos químicos, mesmo a altas temperaturas.
   • Esta propriedade, combinada com a sua resistência ao desgaste, torna-o adequado para utilização em ambientes químicos agressivos e aplicações abrasivas.
   • Por exemplo, o SiC é utilizado em equipamento de processamento químico e em componentes resistentes ao desgaste em maquinaria industrial.

6. Densidade e rigidez

   • O SiC tem uma baixa densidade, o que contribui para a sua natureza leve, tornando-o vantajoso para aplicações em que a redução de peso é crítica, como nas indústrias aeroespacial e automóvel.
   • A sua elevada rigidez assegura a estabilidade dimensional sob tensão mecânica, melhorando ainda mais o seu desempenho em aplicações estruturais.

7. Condutividade eléctrica

   • Embora o SiC seja uma cerâmica, apresenta uma condutividade eléctrica relativamente elevada em comparação com outras cerâmicas, tendo algumas formas uma resistência eléctrica tão baixa como um ohm cm.
   • Esta propriedade torna-o adequado para utilização em eletrónica de semicondutores e outras aplicações onde a condutividade eléctrica é necessária.

8. Aplicações que tiram partido das propriedades térmicas

   • A combinação de elevada condutividade térmica, baixa expansão térmica e resistência ao choque térmico torna o SiC ideal para o fabrico de eletrónica de semicondutores, bocais de foguetões, permutadores de calor e válvulas de motores de combustão.
   • A sua capacidade de funcionar de forma fiável em ambientes de alta temperatura e alta tensão garante a sua utilização generalizada em tecnologias avançadas, incluindo veículos eléctricos e sistemas aeroespaciais.

Em suma, as propriedades térmicas do carboneto de silício, incluindo a sua elevada condutividade térmica, baixa expansão térmica e excecional resistência ao choque térmico, fazem dele um material versátil e fiável para aplicações a alta temperatura e alta tensão. A sua inércia química, resistência ao desgaste e estabilidade a altas temperaturas aumentam ainda mais a sua adequação para utilização em ambientes exigentes em várias indústrias.

Tabela de resumo:

Propriedade	Valor/intervalo	Benefícios
Condutividade térmica	120-270 W/mK	Transferência de calor eficiente, ideal para gestão térmica em eletrónica.
Expansão térmica	4,0x10-6/°C	Minimiza o stress térmico, aumenta a resistência ao choque térmico.
Resistência ao choque térmico	Elevada	Suporta mudanças rápidas de temperatura sem sofrer danos.
Estabilidade a altas temperaturas	Até 1.400°C-1.600°C	Mantém a resistência e a integridade em condições de calor extremo.
Inércia química	Alta	Resiste à corrosão e a reacções químicas em ambientes agressivos.
Resistência ao desgaste	Elevada	Durável em aplicações abrasivas e de alta tensão.
Densidade	Baixa	Leve, adequado para utilizações aeroespaciais e automóveis.
Condutividade eléctrica	Relativamente elevada	Adequado para eletrónica de semicondutores e aplicações condutoras.

Descubra como o carboneto de silício (SiC) pode melhorar as suas aplicações de alta temperatura contacte-nos hoje para obter orientação especializada!