실리콘 카바이드(SiC)는 실리콘과 탄소로 구성된 세라믹 소재입니다.
뛰어난 기계적 및 열적 특성으로 잘 알려져 있습니다.
SiC는 높은 경도, 높은 열전도율, 낮은 열팽창, 우수한 열충격 저항성이 특징입니다.
따라서 연마재, 내화물, 반도체 제조 등 다양한 분야에 적합합니다.
알아야 할 5가지 주요 특성 및 응용 분야
구성 및 구조
SiC는 실리콘과 탄소의 화합물로 화학식은 SiC입니다.
다양한 결정 형태로 존재하며, 가장 일반적인 형태는 α-SiC와 β-SiC입니다.
6H, 4H, 15R 등 다양한 폴리타입을 가진 α-SiC 형태는 산업용 애플리케이션에 널리 사용되며 고온에서 안정적입니다.
입방정 결정 구조의 β-SiC는 1600°C 이하의 온도에서 안정적이며, 고온에서는 α-SiC로 변합니다.
기계적 및 열적 특성
높은 경도: SiC는 다이아몬드에 가까운 경도를 가지고 있어 우수한 연마재입니다.
높은 열전도율: 120~270W/mK 범위의 값을 가진 SiC는 열을 효율적으로 전도하므로 발열체 및 열교환기와 같은 애플리케이션에 매우 중요합니다.
낮은 열팽창: 4.0x10-6/°C의 열팽창 계수는 온도 변동에 따른 치수 변화를 최소화하여 열충격 저항성을 높입니다.
뛰어난 열충격 저항성: 이 특성 덕분에 SiC는 균열 없이 급격한 온도 변화를 견딜 수 있어 고온 환경에 이상적입니다.
응용 분야
SiC는 고유한 특성으로 인해 다양한 산업 분야에서 사용됩니다.
반도체 산업: SiC 세라믹은 실리콘 웨이퍼 생산을 위한 연삭 디스크 및 고정 장치에 사용되며, 높은 경도와 실리콘과의 열 호환성 덕분에 이점을 누릴 수 있습니다.
전력 전자: SiC 소자는 넓은 밴드 갭, 높은 열 전도성, 높은 항복 전기장으로 인해 전력 반도체에서 선호되며 실리콘 및 갈륨 비소와 같은 기존 소재보다 성능이 뛰어납니다.
연마재 및 내화물: SiC의 연마 특성과 고온에 대한 내성은 연삭 휠과 내화 재료에 적합합니다.
준비
산업용 SiC는 주로 Acheson 방법, 이산화규소 저온 탄화환원, 실리콘-탄소 직접 반응 등의 방법으로 합성됩니다.
이러한 공정을 통해 SiC 분말이 생성되고, 이 분말은 다양한 SiC 제품을 제조하는 데 사용됩니다.
요약하자면, SiC는 뛰어난 기계적 강도와 열적 특성을 지닌 다목적 세라믹 소재로, 특히 고온 및 마모성 환경의 현대 산업 응용 분야에서 없어서는 안 될 필수 소재입니다.
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