1. Cristalografia e princípios básicos de materiais de carboneto de silício
1.1 Polimorfismo e ligação atômica em SiC
(Placas cerâmicas de carboneto de silício)
Carboneto de silício (SiC) é uma substância cerâmica covalente composta de átomos de silício e carbono em uma 1:1 razão estequiométrica, identificado por seu polimorfismo excepcional– sobre 250 politipos conhecidos– todos compartilhando ligações covalentes direcionais sólidas, mas variando em séries de empilhamento de bicamadas Si-C.
Um dos politipos mais apropriados é o 3C-SiC (estrutura de mistura de zinco cúbico), e os tipos hexagonais 4H-SiC e 6H-SiC, cada um exibindo variações sutis no bandgap, mobilidade eletrônica, e condutividade térmica que afetam sua adequação para aplicações detalhadas.
A dureza do Si– Ligação C, com uma energia de ligação de aproximadamente 318 kJ/mol, sustenta a notável solidez do SiC (Solidez de Mohs de 9– 9.5), alto fator de fusão (~ 2700 °C), e resistência à destruição química e choque térmico.
Em placas cerâmicas, o politipo é comumente selecionado com base no uso pretendido: 6O H-SiC prevalece em aplicações arquitetônicas como resultado de sua conveniência de síntese, enquanto o 4H-SiC controla em eletrônicos de alta potência para sua cadeira de rodas de fornecedor de taxa superior.
A ampla lacuna de banda (2.9– 3.3 eV dependendo do politipo) além disso, torna o SiC um isolante elétrico excepcional em sua forma pura, embora possa ser dopado para funcionar como semicondutor em ferramentas digitais especializadas.
1.2 Microestrutura e pureza de estágio em placas cerâmicas
O desempenho das placas cerâmicas de carboneto de silício depende criticamente das características microestruturais, como o tamanho do grão, grossura, homogeneidade de palco, e a existência de estágios ou contaminações adicionais.
Placas de alta qualidade são geralmente fabricadas a partir de pós de SiC em submícron ou em nanoescala com métodos sofisticados de sinterização, causando granulação fina, microestruturas totalmente densas que maximizam a resistência mecânica e a condutividade térmica.
Contaminação como carbono complementar, sílica (SiO DOIS), ou auxiliares de sinterização, como boro ou alumínio leve, devem ser totalmente regulamentados, pois podem formar filmes intergranulares que reduzem a resistência a altas temperaturas e a resistência à oxidação.
Porosidade recorrente, também em graus reduzidos (
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