炭化ケイ素（SiC）は、ケイ素と炭素からなるセラミック材料です。
その優れた機械的特性と熱的特性で知られている。
SiCは、高硬度、高熱伝導性、低熱膨張性、優れた耐熱衝撃性を特徴としています。
そのため、研磨材、耐火物、半導体製造など幅広い用途に適しています。
知っておくべき5つの主要特性と用途
組成と構造
SiCはケイ素と炭素の化合物で、化学式はSiC。
様々な結晶形態で存在し、最も一般的なものはα-SiCとβ-SiCである。
α-SiCは、6H、4H、15Rなど複数のポリタイプを持ち、工業用途に広く用いられ、高温でも安定である。
立方晶の結晶構造を持つβ-SiCは、1600℃以下で安定し、高温ではα-SiCに変化する。
機械的および熱的特性
高い硬度： SiCはダイヤモンドに近い硬度を持ち、優れた研磨材となる。
高い熱伝導率： 120～270W/mKの値を示すSiCは、効率的に熱を伝導し、発熱体や熱交換器などの用途に極めて重要です。
低熱膨張： 熱膨張係数が4.0x10-6/℃であるため、温度変化による寸法変化が少なく、耐熱衝撃性に優れています。
優れた耐熱衝撃性： この特性により、SiCはクラックを生じることなく急激な温度変化に耐えることができ、高温環境に最適です。
用途
SiCは、そのユニークな特性により、様々な産業で使用されています。
半導体産業： SiCセラミックスは、その高い硬度とシリコンとの熱的適合性から、シリコンウェーハ製造用の研削ディスクや固定具に使用されています。
パワーエレクトロニクス： SiCデバイスは、ワイドバンドギャップ、高熱伝導性、高ブレークダウン電界により、シリコンやガリウムヒ素のような従来の材料よりも優れているため、パワー半導体で好まれています。
研磨剤と耐火物： SiCの研磨性と高温耐性は、研削砥石や耐火物に適しています。
準備
工業用SiCは主に合成され、アチソン法、二酸化ケイ素低温炭素熱還元法、ケイ素-炭素直接反応法などがある。
これらの工程で得られるSiC粉末は、様々なSiC製品の製造に使用される。
まとめると、SiCは卓越した機械的強度と熱的特性を持つ汎用性の高いセラミック材料であり、現代の産業用途、特に高温で摩耗の多い環境では欠かせないものとなっている。
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