탄화규소(SiC)가 물(H2O)과 반응하면 비정질 SiO2(이산화규소)와 CH4(메탄)를 생성하는 화학 반응을 거칩니다. 반응은 방정식으로 표현됩니다: SiC + 2H2O → SiO2 + CH4.
이 반응은 500°C 이상의 온도에서 발생합니다. 이 온도에서 탄화규소는 물 분자와 반응하여 이산화규소와 메탄이 형성됩니다. 이산화규소는 고체 화합물이고 메탄은 기체입니다.
실리콘 카바이드는 탄소와 실리콘 원자가 결정 격자 구조로 배열된 화합물입니다. 내마모성이 뛰어나고 고온 강도 및 열충격 저항성 등 기계적 특성이 우수합니다. 탄화규소는 높은 기계적 강도와 내식성이 요구되는 용도에 자주 사용됩니다.
탄화규소는 크게 두 가지 방법으로 생산할 수 있습니다: 반응 결합 SiC와 소결 SiC. 반응 결합 탄화규소는 탄화규소와 탄소의 혼합물로 만든 컴팩트에 액체 실리콘을 침투시켜 만듭니다. 실리콘은 탄소와 반응하여 탄화규소를 형성하고 탄화규소 입자를 서로 결합합니다. 반면에 소결 SiC는 비산화물 소결 보조제와 함께 순수한 SiC 분말로 생산됩니다. 기존의 세라믹 성형 공정이 사용되며, 재료는 고온의 불활성 분위기에서 소결됩니다.
탄화규소는 몇 가지 유리한 특성을 가지고 있습니다. 기계적 강도가 높고 1,400°C의 높은 온도에서도 강도를 유지할 수 있습니다. 또한 다른 세라믹보다 화학적 내식성이 높습니다. 최대 800°C의 산, 알칼리 또는 용융 염에 의해 공격받지 않습니다. 공기 중에서 SiC는 1200°C에서 보호 실리콘 산화물 코팅을 형성하여 최대 1600°C까지 사용할 수 있습니다. 열전도율이 높고 열팽창이 적으며 강도가 높아 열충격에 대한 저항력이 높습니다.
탄화규소는 뛰어난 특성으로 인해 다양한 용도로 사용됩니다. 화학적 순도, 고온에서의 화학적 공격에 대한 내성, 강도 유지력으로 인해 일반적으로 반도체 용광로에서 웨이퍼 트레이 지지대 및 패들로 사용됩니다. 또한 전기로, 서미스터 및 배리스터의 저항 발열체에도 사용됩니다. 또한 실리콘 카바이드는 연마재로 널리 사용되며 연삭 휠 및 기타 연마 제품으로 만들 수 있습니다. 또한 내화물, 세라믹 및 수많은 고성능 응용 분야에도 활용됩니다.
요약하면 탄화규소가 물과 반응하면 이산화규소와 메탄을 형성합니다. 탄화규소는 뛰어난 기계적 특성, 높은 열전도율, 화학 반응에 대한 내성을 갖춘 내구성이 뛰어나고 다재다능한 소재입니다. 반도체, 발열체, 연마재, 세라믹 등 다양한 산업 분야에서 활용되고 있습니다.
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