خرید سیلیسیوم کارباید | قیمت روز + ارسال سریع | شیمیایی خورشید
🧪 معرفی سیلیسیوم کارباید (Silicon Carbide)
سیلیسیوم کارباید یک ترکیب شیمیایی از سیلیسیوم (Si) و کربن (C) با فرمول شیمیایی SiC است. این ماده در طبیعت به‌صورت نادر به نام مویسانیت (moissanite) یافت می‌شود اما معمولاً به‌صورت صنعتی تولید می‌شود.
🧪 مشخصات فیزیکی و شیمیایی کامل سیلیسیوم کارباید (Silicon Carbide – SiC)
| ویژگی | مقدار / توضیح |
|---|---|
| فرمول شیمیایی | SiC |
| جرم مولی (مولکولی) | 40.10 g/mol |
| چگالی (دانسیته) | حدود 3.21 g/cm³ برای 3C-SiC |
| نقطه ذوب | حدود 2730°C |
| نقطه جوش | تخریب قبل از جوش (واپاشی در دماهای بسیار بالا) |
| رنگ ظاهری | بسته به شکل: پودر سیاه، سبز یا خاکستری – بلورها می‌توانند شفاف، درخشان یا قهوه‌ای مایل به خاکستری باشند |
| ساختار بلوری | چندین پلی‌مورف شناخته شده دارد: ● 3C-SiC (مکعبی – β-SiC) ● 4H-SiC و 6H-SiC (هگزاگونال – α-SiC) |
| سختی (مقیاس موس) | 9.0 تا 9.5 – بسیار سخت، پس از الماس و بور نیترید مکعبی |
| مقاومت در برابر فشار | بالای 30 گیگا پاسکال در فشار شکست |
| رسانایی گرمایی | بسیار بالا، در حدود 120 تا 270 W/m·K بسته به نوع ساختار |
| ضریب انبساط حرارتی | تقریباً 4.0–4.5 × 10⁻⁶ /°C |
| پایداری حرارتی | پایدار تا دمای بالای 1600°C در هوا؛ در محیط بی‌هوازی تا حدود 2000°C |
| هدایت الکتریکی | نیمه‌رسانا – مقاومت ویژه از 10⁻² تا 10⁵ اهم.سانتی‌متر بسته به نوع ساختار و ناخالصی‌ها |
| گاف انرژی (Band Gap) | بین 2.3 eV (برای β-SiC) تا 3.3 eV (برای 4H-SiC) |
| پایداری شیمیایی | بسیار مقاوم در برابر اسیدها، بازها و مواد اکسیدکننده در دمای اتاق؛ در دمای بالا ممکن است با اکسیژن واکنش دهد |
| مقاومت به سایش | بسیار بالا – مناسب برای کاربردهای ساینده و حفاظتی |
| ضریب شکست (Refractive Index) | بین 2.55 تا 2.65 (وابسته به طول موج) |
| پارامترهای شبکه بلوری (برای 3C-SiC) | a = 4.36 Å – ساختار مکعبی نوع Zinc Blende |
🔬 توضیحات تکمیلی:
-
رنگ سبز یا سیاه پودر SiC به خلوص و شرایط تولید بستگی دارد:
-
سبز: خلوص بالاتر، برای کاربردهای الکترونیکی
-
سیاه: دارای ناخالصی‌هایی مانند آهن یا آلومینا، مناسب ساینده‌ها
-
-
ویژگی‌های نوری و الکترونیکی سیلیسیوم کارباید باعث کاربرد گسترده آن در فوتونیک و حسگرها شده است.
-
قابلیت دوپینگ (Doping) بالایی دارد که امکان تنظیم دقیق خواص الکترونیکی را فراهم می‌سازد.
-
پایداری شیمیایی بالا باعث شده SiC جایگزینی مناسب برای فلزات یا سرامیک‌ها در محیط‌های خورنده یا دمای بالا باشد.
🧬 ساختار بلوری
سیلیسیوم کارباید دارای بیش از ۲۵۰ پلی‌مورف (polymorph) است. متداول‌ترین آنها عبارتند از:
-
6H-SiC (Hexagonal)
-
4H-SiC
-
3C-SiC (مکعبی یا β-SiC)
این ساختارها بر خواص الکترونیکی و مکانیکی آن تأثیرگذارند.
⚙️ کاربردهای گسترش‌یافته سیلیسیوم کارباید (SiC)
🧩 1. الکترونیک قدرت و نیمه‌هادی‌ها
| کاربرد | توضیح |
|---|---|
| دیود شاتکی SiC | عملکرد سریع، تلفات پایین، و تحمل دمای بالا، به‌ویژه در منابع تغذیه سوئیچینگ (SMPS) و مبدل‌های AC/DC |
| ترانزیستور MOSFET و JFET از نوع SiC | مناسب برای تجهیزات پرقدرت در خودروهای برقی، ایستگاه‌های شارژ سریع، قطارهای سریع‌السیر و تجهیزات صنعتی |
| ماژول‌های IGBT مبتنی بر SiC | کاهش تلفات سوئیچینگ در سیستم‌های ولتاژ بالا (HVDC) و اینورترهای خورشیدی و بادی |
| LEDهای پرقدرت | برخی ساختارهای اولیه LEDها با بستر SiC ساخته شده‌اند به‌ویژه برای طیف آبی و UV |
✅ مزایا: مقاومت حرارتی و ولتاژی بالا، کاهش مصرف انرژی، کاهش وزن سیستم‌های خنک‌کننده
🔧 2. مواد ساینده و ابزارهای برش
| کاربرد | توضیح |
|---|---|
| سنباده و دیسک‌های ساینده صنعتی | برای فلزات سخت، شیشه، سرامیک و سنگ |
| ابزارهای برش دقیق | مانند اره‌ها و تیغه‌های SiC برای صنایع شیشه و سنگ‌های قیمتی |
| پوشش سایشی برای تجهیزات صنعتی | استفاده در خطوط تولید، حفاری، استخراج و تراش CNC |
✅ مزایا: سختی بسیار بالا، عمر طولانی، پایداری در شرایط سخت
🔥 3. مهندسی حرارتی و نسوز
| کاربرد | توضیح |
|---|---|
| آستر کوره‌های دمای بالا | برای فولادسازی، ذوب فلزات، سرامیک‌سازی و پالایشگاه‌ها |
| المنت‌های حرارتی SiC | قابل استفاده تا دمای 1600°C در کوره‌های صنعتی و آزمایشگاهی |
| قطعات مقاوم به شوک حرارتی | لوله‌ها، ریل‌ها، سینی‌ها، درپوش‌ها و بلوک‌های حرارتی |
✅ مزایا: مقاومت عالی به حرارت و اکسیداسیون، هدایت گرمایی بالا
🛰 4. هوافضا و صنایع نظامی
| کاربرد | توضیح |
|---|---|
| پوشش مقاوم در ماهواره‌ها و فضاپیماها | محافظت در برابر تابش کیهانی و شوک حرارتی |
| قطعات سرامیکی در موشک‌ها و توربین‌ها | استفاده در دماغه‌های موشک، پره‌ها و اجزای موتور جت |
| زره‌های سبک ضدگلوله | به‌ویژه در وسایل نقلیه نظامی یا جلیقه‌های ضدگلوله |
✅ مزایا: وزن کم، مقاومت مکانیکی بالا، پایداری محیطی
⚡ 5. انرژی‌های تجدیدپذیر و حمل‌ونقل برقی
| کاربرد | توضیح |
|---|---|
| اینورترهای خورشیدی و بادی | به دلیل بازده بالا و مقاومت در برابر گرما و نوسانات |
| مبدل‌ها و درایوهای موتور خودروهای برقی (EVs) | سبکی، کارایی بالا، کاهش نیاز به سیستم خنک‌کننده |
| باتری‌ها و پیل‌های سوختی نسل آینده | به‌عنوان اجزای ساختاری یا پوششی برای عملکرد پایدارتر |
✅ مزایا: بهبود کارایی سیستم، افزایش دوام، سازگاری با فناوری سبز
🧪 6. حسگرها، زیست‌فناوری و نانوکامپوزیت‌ها
| کاربرد | توضیح |
|---|---|
| حسگرهای دمای بالا و گاز | استفاده در محیط‌های شدید مانند اگزوز خودرو یا نیروگاه‌ها |
| نانوساختارهای SiC | به‌عنوان پایه‌ای برای نانوکامپوزیت‌ها در صنایع هوافضا و پزشکی |
| کاربردهای زیستی و ایمپلنت‌های سرامیکی | به‌دلیل پایداری شیمیایی و زیست‌سازگاری |
✅ مزایا: عملکرد پایدار در محیط‌های شدید، طول عمر بالا، ایمنی زیستی
🏗 7. ساخت‌وساز و زیرساخت
| کاربرد | توضیح |
|---|---|
| پوشش سطوح مقاوم در برابر سایش و خوردگی | مثلاً در تونل‌ها، پل‌ها و تأسیسات زیرزمینی |
| تولید بتن فوق‌سخت | به کمک نانوذرات SiC برای افزایش مقاومت فشاری و حرارتی |
✅ مزایا: افزایش دوام سازه، کاهش نیاز به تعمیرات
💡 8. کاربردهای نوری و اپتیکی
| کاربرد | توضیح |
|---|---|
| آینه‌های دقیق در تلسکوپ‌های فضایی | مانند تلسکوپ هرشل و جیمز وب |
| فیبرهای نوری مقاوم به حرارت | در صنایع مخابراتی با دمای بالا یا شرایط ویژه |
| الکترواپتیک‌ها و آشکارسازهای UV | مناسب برای پایش اشعه فرابنفش در صنایع و محیط زیست |
✅ مزایا: خواص نوری پایدار، قابلیت عملکرد در خلاء و دمای بالا
✅ مزایا و ویژگی‌های برجسته
-
مقاومت عالی در برابر حرارت و شوک حرارتی
-
پایداری شیمیایی بالا در محیط‌های خورنده
-
هدایت گرمایی بالا و مقاومت الکتریکی بالا
-
سختی نزدیک به الماس
-
پایداری مکانیکی فوق‌العاده
⚠️ نکات ایمنی
-
هنگام استفاده از پودر SiC از ماسک استفاده شود (برای جلوگیری از تنفس گرد و غبار)
-
بی‌اثر از نظر زیستی اما در صورت تماس طولانی ممکن است تحریک‌کننده پوست یا چشم باشد
-
از احتراق یا قرارگیری در دمای بسیار بالا در هوای آزاد خودداری شود (تشکیل SiO₂ ممکن است)
📦 شکل‌های موجود و بسته‌بندی تجاری
-
پودر بسیار ریز (nano یا micro)
-
گرانول‌های ساینده
-
بلورهای الکترونیکی (ویفرهای نیمه‌رسانا)
-
دیسک، لوله یا صفحات مهندسی‌شدهپ
🌐 منابع آنلاین معتبر
-
MatWeb – Material Property Data
– پایگاه داده خصوصیات فیزیکی و مهندسی صدها نوع SiC -
AZoMaterials
– اطلاعات صنعتی، بازار و مقایسه SiC با مواد مشابه -
Wolfram Alpha – SiC Properties
– مشاهده سریع مشخصات علمی و مولکولی -
ScienceDirect
– دسترسی به مقالات دانشگاهی درباره SiC (نیازمند اشتراک دانشگاهی) -
ResearchGate
– دانلود رایگان مقالات پژوهشگران درباره SiC با امکان ارتباط مستقیم