El carburo de silicio (SiC) es un material cerámico compuesto de silicio y carbono, conocido por sus excepcionales propiedades mecánicas y térmicas. Se caracteriza por su gran dureza, alta conductividad térmica, baja expansión térmica y excelente resistencia al choque térmico, lo que lo hace adecuado para una amplia gama de aplicaciones, como abrasivos, refractarios y fabricación de semiconductores.
Composición y estructura:
El SiC es un compuesto de silicio y carbono, cuya fórmula química es SiC. Existe en varias formas cristalinas, siendo las más comunes α-SiC y β-SiC. La forma α-SiC, con múltiples politípos como 6H, 4H y 15R, es frecuente en aplicaciones industriales y es estable a altas temperaturas. El β-SiC, con una estructura cristalina cúbica, es estable a temperaturas inferiores a 1600°C y se transforma en α-SiC a temperaturas más elevadas.
- Propiedades mecánicas y térmicas:Elevada dureza:
- El SiC tiene una dureza cercana a la del diamante, lo que lo convierte en un excelente material abrasivo.Alta conductividad térmica:
- Con valores que oscilan entre 120 y 270 W/mK, el SiC conduce eficazmente el calor, lo que resulta crucial para aplicaciones como elementos calefactores e intercambiadores de calor.Baja expansión térmica:
- Su coeficiente de expansión térmica de 4,0x10-6/°C garantiza cambios dimensionales mínimos con las fluctuaciones de temperatura, mejorando su resistencia al choque térmico.Excelente resistencia al choque térmico:
Esta propiedad permite al SiC soportar rápidos cambios de temperatura sin agrietarse, lo que lo hace ideal para entornos de altas temperaturas.Aplicaciones:
- El SiC se utiliza en diversas industrias debido a sus propiedades únicas:
- Industria de semiconductores: Las cerámicas de SiC se utilizan en discos de esmerilado y accesorios para la producción de obleas de silicio, beneficiándose de su alta dureza y compatibilidad térmica con el silicio.
- Electrónica de potencia: Los dispositivos de SiC son los preferidos en semiconductores de potencia debido a su amplia banda de separación, alta conductividad térmica y alto campo eléctrico de ruptura, superando a materiales tradicionales como el silicio y el arseniuro de galio.
Abrasivos y refractarios: La naturaleza abrasiva del SiC y su resistencia a las altas temperaturas lo hacen adecuado para muelas abrasivas y materiales refractarios.
Preparación:
