سيراميك كربيد السيليكون (SiC) هو مادة سيراميكية متطورة تحتوي على السيليكون والكربون. وهو موجود في الطبيعة على شكل معدن نادر للغاية يُعرف باسم الموسانيت. ويُنتج مسحوق SiC الاصطناعي بكميات كبيرة منذ عام 1893، ويُستخدم كمواد كاشطة. ويمكن ربط حبيبات كربيد السيليكون معًا عن طريق التلبيد لتشكيل سيراميك شديد الصلابة.

مع التطور السريع في مجالات الدفاع الحديث، والطاقة النووية، وتكنولوجيا الفضاء، وصناعة السيارات، والهندسة البحرية، تزداد المتطلبات المفروضة على المواد يوماً بعد يوم. وقد أصبح تطوير أنواع جديدة من المواد الهيكلية عالية الأداء أمراً ملحاً.

تتميز مواد سيراميك كربيد السيليكون بالعديد من الخصائص الممتازة مثل قوة درجات الحرارة العالية، ومقاومة التآكل الجيدة، ومعامل التمدد الحراري الصغير، والصلابة العالية، ومقاومة الصدمات الحرارية، ومقاومة الصدمات الحرارية، ومقاومة التآكل الكيميائي، وما إلى ذلك، وبالتالي فهي تستخدم على نطاق واسع في السيارات والآلات والصناعات الكيماوية. حماية البيئة وتكنولوجيا الفضاء وإلكترونيات المعلومات والطاقة وغيرها من المجالات. أصبح كربيد السيليكون سيراميك هيكلي لا يمكن الاستغناء عنه مع أداء ممتاز في العديد من المجالات الصناعية.

وعلى وجه التحديد، تُستخدم سيراميك كربيد السيليكون على نطاق واسع في صناعة البتروكيماويات كأوعية وأنابيب مقاومة للتآكل، كما تم تطبيقها بنجاح في الصناعة الميكانيكية في مختلف أنواع المحامل وأدوات القطع والموانع الميكانيكية وغيرها. بالإضافة إلى ذلك، يُعتبر كربيد السيليكون المرشح الأكثر واعدةً في المستقبل لإنتاج التوربينات الغازية وفوهات الصواريخ ومكونات المحركات في صناعات الطيران والفضاء والسيارات.

عندما تصل درجة الحرارة في تفاعل الأكسجين إلى 1300 درجة مئوية، تتشكل طبقة واقية من ثاني أكسيد السيليكون على سطح بلورات كربيد السيليكون. ومع زيادة سماكة الطبقة الواقية، يتوقف كربيد السيليكون الداخلي عن الارتباط، مما يمنح كربيد السيليكون مقاومة كيميائية جيدة. فيما يتعلق بمقاومة الأحماض والقلويات والمركبات الكيميائية، يتمتع كربيد السيليكون، بفضل الغشاء الواقي من ثاني أكسيد السيليكون، بمقاومة قوية للأحماض، بينما تكون مقاومته للقلويات ضعيفة.

تتشابه كثافة بلورات سيليكون الكربيد المختلفة، وتبلغ عادةً 3.20 غ/مم³. تبلغ صلابة كربيد السيليكون 9.5 على مقياس موس، و2670-2815 كجم/مم على مقياس نويل، وهي أعلى من صلابة الياقوت بين المواد الكاشطة، وتأتي في المرتبة الثالثة بعد الماس ونيتريد البورون المكعب وكربيد البورون. تتميز سيراميك كربيد السيليكون بمعامل توصيل حراري ومقاومة عالية للصدمات الحرارية، ومعلمات تمدد حراري منخفضة، ولذلك يُعد سيراميك كربيد السيليكون مادة مقاومة للحرارة عالية الجودة.

يُعد سيراميك كربيد السيليكون الصناعي مادة شبه موصلة، وتندرج تحت فئة الموصلية الناتجة عن الشوائب. تنخفض المقاومة الداخلية لكربيد السيليكون عالي النقاء مع ارتفاع درجة الحرارة. كما تختلف الموصلية الكهربائية لكربيد السيليكون باختلاف الشوائب الموجودة فيه.

SiC هو مركب يتميز بروابط تساهمية قوية. تبلغ الخصائص الأيونية للرابطة Si-C في SiC حوالي 12% فقط. ولذلك، يتميز كربيد السيليكون بصلابة عالية، ومعامل مرونة كبير، ومقاومة جيدة للتآكل. وتجدر الإشارة إلى أن طبقة ثاني أكسيد السيليكون التي تتشكل على سطح كربيد السيليكون تمنع انتشار الأكسجين بشكل أكبر أثناء أكسدة كربيد السيليكون، وبالتالي فإن معدل الأكسدة منخفض.

كربيد السيليكون هو مركب كربوني اكتشفه الأمريكي أتشيسون بالصدفة في عام 1891 أثناء تجارب صهر الماس. في ذلك الوقت، اعتُقد خطأً أنه خليط من الماس. في عام 1893، اخترع أتشيسون طريقة صناعية لتصنيع كربيد السيليكون، تُعرف باسم «فرن أتشيسون». ولا تزال هذه الطريقة مستخدمة حتى اليوم. وهي تعتمد على استخدام مادة كربونية كنواة للفرن المقاوم، حيث يتم تسخين خليط من الكوارتز (SiO₂) والكربون كهربائيًا لتكوين كربيد السيليكون.

في عام 1905، تم اكتشاف كربيد السيليكون لأول مرة في نيزك.

1907: ظهرت أول صمامات ثنائية ضوئية من بلورات كربيد السيليكون.

في عام 1955، في ظل تحقيق اختراقات هامة في المجالين النظري والتقني، طرحت شركة LELY مفهوم الكربنة عالية الجودة، ومنذ ذلك الحين أصبح SiC يُستخدم كمواد إلكترونية مهمة.

في عام 1958، عُقد المؤتمر العالمي الأول لسيليكون الكربيد في بوسطن، حيث جرت تبادلات أكاديمية.

منذ عام 1987 وحتى الآن، تم إنشاء خطوط إنتاج كربيد السيليكون استنادًا إلى نتائج أبحاث شركة CREE، وبدأ الموردون في توفير ركائز كربيد السيليكون للاستخدام التجاري.

تتوزع مجالات الاستخدام الرئيسية لسيراميك كربيد السيليكون على أربعة مجالات رئيسية: السيراميك الوظيفي، والمواد المقاومة للحرارة المتطورة، والمواد الكاشطة، والمواد الخام المستخدمة في صناعة المعادن. ويمكن توفير مواد كربيد السيليكون الخام بكميات كبيرة، ولا يمكن اعتبارها منتجات عالية التقنية، كما أن استخدام مسحوق كربيد السيليكون النانوي عالي التقنية لا يمكن أن يحقق اقتصادات الحجم في المدى القصير.

(1) كمواد كاشطة، يمكن استخدامها في صناعة أدوات الصقل، مثل الأقراص الكاشطة، وأحجار الصقل الزيتية، ورؤوس الصقل، والبلاط الكاشط، وما إلى ذلك.

(2) كعامل إزالة الأكسجين في الصناعات المعدنية وكمواد مقاومة للحرارة العالية.

(3) بلورة أحادية عالية النقاء يمكن استخدامها في تصنيع أشباه الموصلات وألياف كربيد السيليكون.

تعد شركة «Zhihao Ceramics» خبيركم في تصنيع السيراميك المصنوع من كربيد السيليكون حسب الطلب، ويمكننا تلبية احتياجاتكم في مجال تصنيع النماذج الأولية للسيراميك المتطور. يسعدنا دائمًا الاستفادة من خبرتنا الطويلة في مجال السيراميك المتطور لتقديم المشورة بشأن المواد والتصميمات والتطبيقات. إذا كنتم ترغبون في شراء ألواح أو قضبان أو أنابيب من كربيد السيليكون أو قطع مصنعة حسب الطلب، يرجى الاتصال بنا، وسيسعد كل خبير من خبرائنا بتقديم المساعدة لكم!