シリコンカーバイドは、その優れた特性によりさまざまな形状やスタイルで利用されるユニークな材料です。その略称はSiCです。これは、シリコンと炭素の原子を特別な方法で結合させて作られる材料です。シリコンカーバイドはすべての硬質セラミックスの中で最も硬く、耐久性があります。また、ほとんどの金属やセラミックスよりも遥かに高い耐熱性、耐化学性、および耐磨耗性を持っています。さらに電気を通す性質があり、色も異なるためデザインが変わります。この記事では、日常生活や産業で使用されているシリコンカーバイドについて、その特性和利用法を深く理解していきます。
シリコンカーバイドは、長い間存在している化合物です。しかし、科学者やエンジニアがこの現象に更大的な関心を持ち、その特性をより深く研究し、新しい利用方法を発見したのはここ十数年のことです。極めて高い温度に耐える能力があり、2800度セ氏を超える温度でも耐えられるという驚異的な特性を持っています。このシリコンカーバイドの特性により、高温が重要な要素となる用途、例えば炉の内壁、ロケット部品、切削工具などに最適です。また、加熱されてもそれほど膨張せず、冷却されても大きく収縮しないため、平らになるのを防ぎ、形状を維持し、他の多くの材料よりも優れた支持力を発揮します。さらに、シリコンカーバイドは薄くてダイヤモンドのような膜として作られ、電子機器を熱やストレスから保護することもできます。
シリコンカーバイドは、多くの異なる応用分野での使用を考慮すると魅力的な特性がいくつかあります。簡単な例として、それは非常に硬く、強度も高いので、金属や石、ガラスなどといった高硬度の表面を切断するのに理想的です。また、耐久性があり腐食に強く、これはチャレンジングな環境で長期間使用される部品、例えばポンプ、バルブ、ベアリングなどを製造するための理想的な材料です。さらに、シリコンカーバイドは優れた熱伝導性和電気伝導性を持つため、センサーや電源、トランジスタなどの電子機器でも使用されています(:あぁ、その化学反応!)。さらに、シリコンカーバイドは他の材料と組み合わせて新しい高性能複合材料を作ることもでき、軽量化やより良い熱伝導性といった独自の特徴を持たせることができます。

それは、航空宇宙、自動車、防衛、エネルギー、医学、通信市場を含むさまざまな分野に適用できます。シリコンカーバイドは他の多くの工業的応用を持っています――回路基板や列車のディスクブレーキにおいて研磨材として使用されますが、この物質はまた、タービンブレード、ヒートシールド、またはレーダードームのような高温と高圧に耐えなければならない航空宇宙部品を作るためにも役立ちます。自動車産業では、エンジンの重要な部分であるブレーキパッドを作るために使用され、熱に強く、摩耗に優れたエグザスプロセスが採用されています。シリコンカーバイドは、装甲プレート、ラドーム、ミサイル誘導システムを作るためにも使用されます――これらの人間の安全保障に関わるインターフェースは、他の何よりも品質が卓越している必要があります。さらに、シリコンカーバイドは先進的な電池材料の主要な成分でもあり、無圧焼結の重要な材料となる可能性があります。無圧シリコン充填は、効率的な太陽光パネルやストレス下での高いエネルギー効率が必要な電動モーターを作るためにも使用できます。医学分野では、シリコンカーバイドは人工関節、歯科インプラント、その他の患者に安全に埋め込むことができるツールを作るために使用されます。最後に、通信分野では、SiCは高周波デバイス、レーザー二極管、光発生および光学ファイバーを作るために使用され、信号生成または受信の位置から正確に距離を置くことができますし、一切の損失なく可能です。

シリコンカーバイドは、研究者がエネルギーを節約し、材料の大量展開を容易にする新しい方法を開発するにつれて、さらに多くの応用分野で使用される準備が整っています。科学者たちは、例えばシリコンカーバイドの大規模でより優れたサンプルを作り出す方法を探しています。これは、わずかな Imperfection でも材料の機能に影響を与える可能性があるため重要です。また、彼らはシリコンカーバイドを他の材料とどのように更好地に相互作用させるかを研究しており、これにより航空宇宙部品が冷却され、耐用年数が延びます。さらに、研究者たちはグラフェンやカーボンナノチューブなどの他の先進材料とシリコンカーバイドを統合するハイブリッドシステムも探求しており、これにより複数の機能強化能力が追加されます。

複数の重要な企業がシリコンカーバイドを使用しています。それにはセントゴバン、ダウコーニング、クリー、およびロームセミコンダクターが含まれます。GaN Systems、クリー、三菱電機は、この市場で活動している企業のほんの一例です。これらはシリコンカーバイド電力デバイス、SiCセラミック粉末から作られたLED、そして2インチ以上の単結晶ウェハーを使用して作られた無線周波数ウェハーサブストレートを扱っています。また、他のすべての企業や大学と同様に、研究開発への資金提供を通じてシリコンカーバイド技術に影響を与えています。一例として、セントゴバンが開発した新しい特殊プロセスである圧力なし焼結成形(PSM)があり、これにより複雑な形状とシリコンカーバイド部品の高精度が実現されます。リスクを軽減するために、ダウコーニングは優れた靭性と熱衝撃耐性を持つセラミック複合材料を作成するためのSylramic技術を開発しました。これらの技術の中には、クリーのSiC MOSFETがあり、これは電子機器をより効率的に、さらに小型化することができます。最後に、ロームセミコンダクターは、電源におけるより高い安定性と信頼性に貢献するSiCショットキーバリアダイオードを開発しました。
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