Har du noen gang hatt denne opplevelsen: kjøkkenkniven din blir sløv etter langvarig bruk, og når du tar den med til en jernvarehandel for å slipe den, bruker mekanikeren en raskt spinnende svart slipeskive for å gni den frem og tilbake; eller i fabrikker, ovner som brukes til fyring av keramikk og smelting av metaller, selv om de er konstant utsatt for temperaturer over 1000 grader, har sjelden de indre veggene gjennombrent. Faktisk, bak begge disse tingene ligger den samme "industrielle all-runderen"-svart silisiumkarbid.
01 La oss forstå: Hva er egentlig svart silisiumkarbid?
Som navnet antyder, er svart silisiumkarbids kjernekomponenter "karbon" og "silisium", med den kjemiske formelen SiC. I hovedsak er det et syntetisk produsert uorganisk ikke-metallisk materiale. Det er ikke et naturlig mineral, men snarere "raffinert" fra vanlige hverdagsmaterialer: Kvartssand og petroleumskoks blandes i et spesifikt forhold, en liten mengde salt tilsettes, og deretter "brennes" det i en motstandsovn ved 1800-2200 grader i flere dager. Ved denne høye temperaturen reagerer silisiumet i kvartssanden og karbonet i petroleumskoksen, og danner til slutt svarte krystallinske partikler - dette er svart silisiumkarbid.
Hvorfor er det svart? Fordi renheten ikke er spesielt høy (vanligvis mellom 95 % og 98 %), og den lille mengden gjenværende urenheter gir den et mørkegrå eller svart utseende. Hvis renheten økes til over 99 %, blir det et annet vanlig materiale-grønn silisiumkarbid (med en grønnaktig nyanse).
02. "Superkreftene" til svart silisiumkarbid: Hvorfor har det blitt en industriell elskling?
Svart silisiumkarbid skinner på flere felt takket være de tre kjernefordelene, som hver adresserer et viktig smertepunkt i industriell produksjon:
1. Ekstremt hardt, noe som gjør den utrolig effektiv til sliping.
Blant ikke-metalliske materialer i naturen er svart SIC bare litt hardere enn diamant og kubisk bornitrid, og enda hardere enn korund (aluminiumoksyd)-dens Mohs-hardhet når 9,2 (diamant er 10). Denne hardheten gjør det til et "naturlig slipemiddel": mange slipeskiver som brukes hjemme for å slipe kniver og sakser er laget av svarte silisiumkarbidpartikler blandet med harpiks; sandpapir og slipeskiver laget av svart SIC brukes også ofte i fabrikker for bearbeiding av metalldeler (som rustfritt stål og støpejern), sliping av glass og poleringsstein-det kan raskt fjerne grader og ufullkommenheter fra overflaten av arbeidsstykker og slites ikke lett ned.
2. Høy temperaturbestandighet og korrosjonsmotstand, fungerer som en "brannsikker vokter"
Svart silisiumkarbid har et smeltepunkt så høyt som 2700 grader, og det vil ikke deformeres eller smelte selv etter lang-bruk ved en høy temperatur på 1600 grader. Dessuten er den ikke redd for syrer eller alkalier, og selv sterke syrer og alkalier har problemer med å korrodere den. Disse egenskapene gjør det til et "beskyttende lag" for ovner og kjeler: Innerveggene i sintringsovner i keramiske fabrikker og varmeblåsingsovner i stålverk er foret med et lag med ildfast murstein laget av svart SIC, som tåler høye temperaturer og reduserer varmetapet; noen industrielle rør og ventiler med høy-temperatur er også foret med det for å forhindre korrosjon av gasser eller væsker med høy-temperatur.
3. Den kan lede elektrisitet og varme, og kan også fungere som en «støtteaktør» innen elektronikk.
I motsetning til mange ikke-metalliske materialer (som glass og keramikk), er svart silisiumkarbid elektrisk ledende og har enda sterkere termisk ledningsevne enn støpejern-som gir det en plass i elektronikkfeltet: I batteripakkene til nye energikjøretøyer brukes det til å lage "termisk ledende batteriputer" for å forhindre at varmen raskt skal ledes bort fra over. i noen elektriske apparater med høy-effekt (som frekvensomformere og sveisemaskiner), brukes også varmeavledningskomponenter laget av svart SIC for å sikre stabil drift av utstyret.
03 Foruten sliping og å tåle høye temperaturer, hva annet kan svart silisiumkarbid gjøre?
Bruksområdene for svart silisiumkarbid er langt bredere enn du kanskje forestiller deg; den finnes i alt fra tradisjonelle industrier til nye felt.
I byggebransjen kan det å blande svarte SIC-partikler inn i betong forbedre slitestyrken til veier og broer med mer enn 30 % og også gjøre dem frostbestandige-. Denne typen "silisiumkarbidbetong" brukes på motorveier i mange kalde områder i Nord-Kina.
På miljøområdet kan "honeycomb keramiske bærere" laget av svart silisiumkarbid installeres i bileksosrensere for å hjelpe til med å adsorbere skadelige gasser (som karbonmonoksid og nitrogenoksider) i eksosgassene.
I det fotovoltaiske feltet er ekstremt fint svart SIC-pulver nødvendig som et "slipemiddel" når du behandler silisiumskiver for solcellepaneler for å gjøre skivene tynne og flate, noe som sikrer effektiv kraftproduksjon.
04 Kan svart silisiumkarbid bli enda mer "kraftig" i fremtiden?
Med teknologiske fremskritt gjør svart SIC gjennombrudd innen «høy-presisjon»-felt: forskere forsker for eksempel på bruken av svart silisiumkarbid for å lage «halvlederbrikker», som er mer varme-motstandsdyktige og leder elektrisitet raskere enn tradisjonelle silisiumbrikker, og kan brukes i høy{{2} basisstasjoner for kjøretøyer og nye energistasjoner for kjøretøy, som for eksempel nye energistasjoner; andre prøver å gjøre svart SIC til "energilagringsmaterialer" for å hjelpe til med å lagre elektrisk energi omdannet fra sol- og vindenergi, og løse problemet med "vansker med å lagre" ny energi.
