Да ли сте икада имали ово искуство: ваш кухињски нож се отупио након дуже употребе, а када га однесете у продавницу хардвера да га наоштрите, механичар користи црни брусни точак који се брзо окреће да га трља напред-назад; или у фабрикама, пећи које се користе за печење керамике и топљење метала, иако су стално изложене температурама изнад 1000 степени, ретко имају прогорене унутрашње зидове. У ствари, иза обе ове ствари лежи исти „индустријски све-свестрани“-црни силицијум карбид.
01 Хајде да разумемо: Шта је тачно црни силицијум карбид?
Као што му име сугерише, основне компоненте црног силицијум карбида су „угљеник“ и „силицијум“, са хемијском формулом СиЦ. У суштини, то је синтетички произведен неоргански не-материјал. То није природни минерал, већ је „рафинисан“ од уобичајених свакодневних материјала: кварцни песак и петролеј кокс се мешају у одређеном односу, додаје се мала количина соли, а затим се „пече“ у отпорној пећи на 1800-2200 степени неколико дана. На овој високој температури, силицијум у кварцном песку и угљеник у петролеј коксу реагују, формирајући на крају црне кристалне честице - ово је црни силицијум карбид.
Зашто је црна? Зато што његова чистоћа није нарочито висока (обично између 95% и 98%), а мала количина заосталих нечистоћа даје му тамно сив или црни изглед. Ако се чистоћа повећа на преко 99%, постаје још један уобичајени материјал-зелени силицијум карбид (са зеленкастом нијансом).
02. "Супермоћи" црног силицијум карбида: Зашто је постао индустријски драги?
Црни силицијум карбид блиста на више поља захваљујући своје три кључне предности, од којих свака решава кључну болну тачку у индустријској производњи:
1. Изузетно тврд, што га чини невероватно ефикасним у млевењу.
Међу неметалним материјалима у природи, црни СИЦ је само нешто тврђи од дијаманта и кубног бор нитрида, а чак је тврђи од корунда (глинице)-његова тврдоћа по Мохсу достиже 9,2 (дијамант је 10). Ова тврдоћа га чини „природним абразивом“: многи брусни точкови који се користе код куће за оштрење ножева и маказа су направљени од црних честица силицијум карбида помешаних са смолом; брусни папир и дискови за брушење од црног СИЦ-а се такође обично користе у фабрикама за обраду металних делова (као што су нерђајући челик и ливено гвожђе), брушење стакла и камена за полирање-може брзо уклонити неравнине и несавршености са површине радних комада и није лако хабати.
2. Отпорност на високе температуре и отпорност на корозију, делујући као "ватроотпорни чувар"
Црни силицијум карбид има тачку топљења до 2700 степени, и неће се деформисати или отопити чак ни након-дуготрајне употребе на високој температури од 1600 степени. Штавише, не плаши се ни киселина ни алкалија, а чак и јаке киселине и алкалије тешко га кородирају. Ова својства га чине „заштитним премазом“ за пећи и котлове: унутрашњи зидови пећи за синтеровање у фабрикама керамике и пећи на топло млаз у челичанама обложене су слојем ватросталне цигле од црног СИЦ-а, који може да издржи високе температуре и смањи губитак топлоте; неке-индустријске цеви и вентили за високе температуре су такође обложени њоме да би се спречила корозија од стране-гасова или течности високе температуре.
3. Може да спроводи струју и топлоту, а може да делује и као "помоћни актер" у електроници.
За разлику од многих неметалних материјала (као што су стакло и керамика), црни силицијум карбид је електрично проводљив и има још већу топлотну проводљивост од ливеног гвожђа-што му даје место у области електронике: У батеријским паковањима нових енергетских возила користи се за прављење „термо проводних јастучића“ да би се спречило брзо одвођење батерије од топлоте; у неким-електричним уређајима велике снаге (као што су фреквентни претварачи и машине за заваривање), компоненте за расипање топлоте од црног СИЦ-а се такође користе да би се обезбедио стабилан рад опреме.
03 Осим брушења и отпорности на високе температуре, шта још може да уради црни силицијум карбид?
Примене црног силицијум карбида су далеко шире него што можете замислити; може се наћи у свему, од традиционалних индустрија до нових области.
У грађевинској индустрији, мешање црних СИЦ честица у бетон може побољшати отпорност путева и мостова на хабање за више од 30% и такође их учинити отпорним на мраз-. Ова врста "силицијум карбидног бетона" се користи на аутопутевима у многим хладним регионима северне Кине.
У области животне средине, „саћасти керамички носачи“ направљени од црног силицијум карбида могу се уградити у пречистаче издувних гасова аутомобила како би помогли у адсорбовању штетних гасова (као што су угљен моноксид и азотни оксиди) у издувним гасовима.
У фотонапонском пољу, изузетно фини црни СИЦ прах је потребан као "абразив" приликом обраде силицијумских плочица за соларне фотонапонске панеле да би плочице биле танке и равне, осигуравајући ефикасност производње енергије.
04 Може ли црни силицијум карбид постати још „моћнији“ у будућности?
Са технолошким напретком, црни СИЦ прави пробој у областима „високе{0}}прецизности: на пример, научници истражују употребу црног силицијум карбида за прављење „полупроводничких чипова“, који су отпорнији на топлоту-и проводе струју брже од традиционалних силицијумских чипова, и могу се користити као}}}а нова енергетска базна станица као што је Г5 возила{2 будућност; други покушавају да од црног СИЦ-а направе "материјале за складиштење енергије" како би помогли у складиштењу електричне енергије претворене из сунчеве енергије и енергије ветра, решавајући проблем "тешкоће у складиштењу" нове енергије.
