كيفية صنع كربيد السيليكون؟

فيما يلي نظرة عامة مبسطة على العملية:

المواد المطلوبة:

السيليكا (SiO2)- رمل أو كوارتز.

الكربون (ج)- عادةً ما يكون على شكل فحم الكوك أو الفحم.

معدات:

فرن كهربائي بدرجة حرارة عالية.

مراحل عملية أتشيسون:

تحضير الدفعة:

قم بخلط السيليكا والكربون بنسبة مناسبة (عادة حوالي جزء واحد من السيليكا إلى 2.5 جزء من الكربون بالوزن).

شحن الموقد:

ضعي الخليط في الفرن. يكون الفرن عادة عبارة عن هيكل أسطواني كبير قادر على الوصول إلى درجات حرارة عالية.

حرارة:
SiO2+3C→SiC+2CO

قم بتطبيق تيار قوي على الأقطاب الكهربائية في الفرن. ترتفع درجة الحرارة داخل الفرن إلى حوالي 1 600 - 2 500 درجة (2 912 - 4 532 درجة فهرنهايت).

عند درجات الحرارة هذه، يحدث تفاعل كيميائي يتفاعل فيه الكربون مع السيليكون لتكوين كربيد السيليكون، وأول أكسيد الكربون كمنتج ثانوي:

التبريد والجمع:

بعد اكتمال التفاعل، يبرد الفرن. والنتيجة هي خليط من كربيد السيليكون والكربون غير المتفاعل.

يمكن بعد ذلك فصل كربيد السيليكون باستخدام الطرق الفيزيائية ومعالجته أو تكريره اعتمادًا على النقاء المطلوب وحجم الجسيمات.

طرق بديلة:

ترسيب البخار الكيميائي (CVD):طريقة تستخدم في المقام الأول لإنتاج أغشية رقيقة من كربيد السيليكون عن طريق تفاعل السيلان (SiH₄) مع مصدر الكربون عند درجات حرارة عالية.

تلبيد:ضغط مساحيق السيليكون والكربون في قالب ثم تسخينها لإنتاج كربيد السيليكون الصلب.

تلبيد رد الفعل:تستخدم هذه الطريقة التفاعل بين السيليكون والكربون عند درجات حرارة وضغط مرتفعين.

التطبيقات:

يستخدم كربيد السيليكون في مجموعة متنوعة من التطبيقات بما في ذلك أجهزة أشباه الموصلات والمواد الكاشطة وكمادة حرارية بسبب الموصلية الحرارية العالية ومقاومتها للصدمات الحرارية.