ગ્રીન સિલિકોન કાર્બાઇડ માઇક્રોપાઉડરના અનન્ય ગુણધર્મો અને ઉપયોગની સંભાવનાઓનું અનાવરણ

ગ્રીન સિલિકોન કાર્બાઇડ માઇક્રોપાઉડરના અનન્ય ગુણધર્મો અને ઉપયોગની સંભાવનાઓનું અનાવરણ

આજના હાઇ-ટેક મટિરિયલ ક્ષેત્રમાં, ગ્રીન સિલિકોન કાર્બાઇડ માઇક્રોપાઉડર ધીમે ધીમે તેના અનન્ય ભૌતિક અને રાસાયણિક ગુણધર્મો સાથે મટિરિયલ્સ વિજ્ઞાન સમુદાયમાં ધ્યાનનું કેન્દ્ર બની રહ્યું છે. કાર્બન અને સિલિકોન તત્વોથી બનેલા આ સંયોજને તેની ખાસ સ્ફટિક રચના અને ઉત્તમ કામગીરીને કારણે ઘણા ઔદ્યોગિક ક્ષેત્રોમાં વ્યાપક એપ્લિકેશન સંભાવનાઓ દર્શાવી છે. આ લેખ ગ્રીન સિલિકોન કાર્બાઇડ માઇક્રોપાઉડરના અનન્ય ગુણધર્મો અને વિવિધ ક્ષેત્રોમાં તેની એપ્લિકેશન સંભાવનાનું ઊંડાણપૂર્વક અન્વેષણ કરશે.

1. લીલા સિલિકોન કાર્બાઇડ માઇક્રોપાઉડરની મૂળભૂત લાક્ષણિકતાઓ

ગ્રીન સિલિકોન કાર્બાઇડ (SiC) એક કૃત્રિમ સુપરહાર્ડ સામગ્રી છે અને તે સહસંયોજક બંધન સંયોજનથી સંબંધિત છે. તેનું સ્ફટિક માળખું હીરા જેવી ગોઠવણી સાથે ષટ્કોણ સિસ્ટમ રજૂ કરે છે. ગ્રીન સિલિકોન કાર્બાઇડ માઇક્રોપાઉડર સામાન્ય રીતે 0.1-100 માઇક્રોનની કણોના કદની શ્રેણીવાળા પાવડર ઉત્પાદનોનો ઉલ્લેખ કરે છે, અને તેનો રંગ વિવિધ શુદ્ધતા અને અશુદ્ધતા સામગ્રીને કારણે હળવા લીલાથી ઘેરા લીલા સુધીના વિવિધ ટોન રજૂ કરે છે.

સૂક્ષ્મ રચનામાંથી, લીલા સિલિકોન કાર્બાઇડ સ્ફટિકમાં દરેક સિલિકોન અણુ ચાર કાર્બન અણુઓ સાથે ટેટ્રાહેડ્રલ સંકલન બનાવે છે. આ મજબૂત સહસંયોજક બંધન માળખું સામગ્રીને અત્યંત ઉચ્ચ કઠિનતા અને રાસાયણિક સ્થિરતા આપે છે. એ નોંધવું યોગ્ય છે કે લીલા સિલિકોન કાર્બાઇડની મોહ્સ કઠિનતા 9.2-9.3 સુધી પહોંચે છે, જે હીરા અને ઘન બોરોન નાઇટ્રાઇડ પછી બીજા ક્રમે છે, જે તેને ઘર્ષકના ક્ષેત્રમાં બદલી ન શકાય તેવું બનાવે છે.

2. લીલા સિલિકોન કાર્બાઇડ માઇક્રોપાઉડરના અનન્ય ગુણધર્મો

1. ઉત્તમ યાંત્રિક ગુણધર્મો

ગ્રીન સિલિકોન કાર્બાઇડ માઇક્રોપાઉડરની સૌથી નોંધપાત્ર વિશેષતા તેની અત્યંત ઊંચી કઠિનતા છે. તેની વિકર્સ કઠિનતા 2800-3300kg/mm² સુધી પહોંચી શકે છે, જે તેને સખત સામગ્રીની પ્રક્રિયા કરતી વખતે સારી કામગીરી આપે છે. તે જ સમયે, ગ્રીન સિલિકોન કાર્બાઇડમાં સારી સંકુચિત શક્તિ પણ હોય છે અને તે ઊંચા તાપમાને પણ ઉચ્ચ યાંત્રિક શક્તિ જાળવી શકે છે. આ સુવિધા તેને આત્યંતિક વાતાવરણમાં ઉપયોગ કરવાનું શક્ય બનાવે છે.

2. ઉત્તમ થર્મલ ગુણધર્મો

ગ્રીન સિલિકોન કાર્બાઇડની થર્મલ વાહકતા 120-200W/(m·K) જેટલી ઊંચી છે, જે સામાન્ય સ્ટીલ કરતા 3-5 ગણી વધારે છે. આ ઉત્તમ થર્મલ વાહકતા તેને એક આદર્શ ગરમીનું વિસર્જન સામગ્રી બનાવે છે. તેનાથી પણ વધુ આશ્ચર્યજનક વાત એ છે કે ગ્રીન સિલિકોન કાર્બાઇડનો થર્મલ વિસ્તરણ ગુણાંક ફક્ત 4.0×10⁻⁶/℃ છે, જેનો અર્થ એ છે કે તાપમાન બદલાય ત્યારે તેમાં ઉત્તમ પરિમાણીય સ્થિરતા હોય છે, અને થર્મલ વિસ્તરણ અને સંકોચનને કારણે સ્પષ્ટ વિકૃતિ ઉત્પન્ન થશે નહીં.

3. ઉત્કૃષ્ટ રાસાયણિક સ્થિરતા

રાસાયણિક ગુણધર્મોની દ્રષ્ટિએ, લીલો સિલિકોન કાર્બાઇડ અત્યંત મજબૂત જડતા દર્શાવે છે. તે મોટાભાગના એસિડ, આલ્કલી અને મીઠાના દ્રાવણના કાટનો પ્રતિકાર કરી શકે છે, અને ઊંચા તાપમાને પણ સ્થિર રહી શકે છે. પ્રયોગો દર્શાવે છે કે લીલો સિલિકોન કાર્બાઇડ 1000℃ થી નીચેના ઓક્સિડાઇઝિંગ વાતાવરણમાં પણ સારી સ્થિરતા જાળવી શકે છે, જે તેને કાટ લાગતા વાતાવરણમાં લાંબા ગાળાના ઉપયોગ માટે સંભવિત બનાવે છે.

4. ખાસ વિદ્યુત ગુણધર્મો

ગ્રીન સિલિકોન કાર્બાઇડ એ એક વિશાળ બેન્ડગેપ સેમિકન્ડક્ટર સામગ્રી છે જેની બેન્ડગેપ પહોળાઈ 3.0eV છે, જે સિલિકોનના 1.1eV કરતા ઘણી મોટી છે. આ સુવિધા તેને ઉચ્ચ વોલ્ટેજ અને તાપમાનનો સામનો કરવા સક્ષમ બનાવે છે, અને પાવર ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણોના ક્ષેત્રમાં તેના અનન્ય ફાયદા છે. વધુમાં, ગ્રીન સિલિકોન કાર્બાઇડમાં ઉચ્ચ ઇલેક્ટ્રોન ગતિશીલતા પણ છે, જે ઉચ્ચ-આવર્તન ઉપકરણો વિકસાવવાનું શક્ય બનાવે છે.

૩. લીલા સિલિકોન કાર્બાઇડ માઇક્રોપાઉડરની તૈયારી પ્રક્રિયા

ગ્રીન સિલિકોન કાર્બાઇડ માઇક્રોપાઉડરની તૈયારી મુખ્યત્વે એચેસન પ્રક્રિયા અપનાવે છે. આ પદ્ધતિ ક્વાર્ટઝ રેતી અને પેટ્રોલિયમ કોકને ચોક્કસ પ્રમાણમાં ભેળવે છે અને પ્રતિક્રિયા માટે પ્રતિકારક ભઠ્ઠીમાં તેમને 2000-2500℃ સુધી ગરમ કરે છે. પ્રતિક્રિયા દ્વારા ઉત્પન્ન થયેલ બ્લોકી ગ્રીન સિલિકોન કાર્બાઇડ ક્રશિંગ, ગ્રેડિંગ અને પિકલિંગ જેવી પ્રક્રિયાઓમાંથી પસાર થાય છે જેથી આખરે વિવિધ કણોના કદના માઇક્રોપાઉડર ઉત્પાદનો મળે.

તાજેતરના વર્ષોમાં, ટેકનોલોજીના વિકાસ સાથે, કેટલીક નવી તૈયારી પદ્ધતિઓ ઉભરી આવી છે. રાસાયણિક વરાળ નિક્ષેપ (CVD) ઉચ્ચ-શુદ્ધતા નેનો-સ્કેલ ગ્રીન સિલિકોન કાર્બાઇડ પાવડર તૈયાર કરી શકે છે; સોલ-જેલ પદ્ધતિ પાવડરના કણોના કદ અને આકારશાસ્ત્રને સચોટ રીતે નિયંત્રિત કરી શકે છે; પ્લાઝ્મા પદ્ધતિ સતત ઉત્પાદન પ્રાપ્ત કરી શકે છે અને ઉત્પાદન કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરી શકે છે. આ નવી પ્રક્રિયાઓ ગ્રીન સિલિકોન કાર્બાઇડ માઇક્રોપાઉડરના પ્રદર્શન ઑપ્ટિમાઇઝેશન અને એપ્લિકેશન વિસ્તરણ માટે વધુ શક્યતાઓ પૂરી પાડે છે.

4. લીલા સિલિકોન કાર્બાઇડ માઇક્રોપાઉડરના મુખ્ય ઉપયોગ વિસ્તારો

1. ચોકસાઇ ગ્રાઇન્ડીંગ અને પોલિશિંગ

સુપરહાર્ડ ઘર્ષક તરીકે, ગ્રીન સિલિકોન કાર્બાઇડ માઇક્રોપાઉડરનો ઉપયોગ સિમેન્ટેડ કાર્બાઇડ, સિરામિક્સ, કાચ અને અન્ય સામગ્રીની ચોકસાઇ પ્રક્રિયામાં વ્યાપકપણે થાય છે. સેમિકન્ડક્ટર ઉદ્યોગમાં, ઉચ્ચ-શુદ્ધતાવાળા લીલા સિલિકોન કાર્બાઇડ પાવડરનો ઉપયોગ સિલિકોન વેફર્સને પોલિશ કરવા માટે થાય છે, અને તેનું કટીંગ પ્રદર્શન પરંપરાગત એલ્યુમિના ઘર્ષક કરતા વધુ સારું છે. ઓપ્ટિકલ ઘટક પ્રક્રિયાના ક્ષેત્રમાં, ગ્રીન સિલિકોન કાર્બાઇડ પાવડર નેનો-સ્કેલ સપાટીની ખરબચડી પ્રાપ્ત કરી શકે છે અને ઉચ્ચ-ચોકસાઇવાળા ઓપ્ટિકલ ઘટકોની પ્રક્રિયા જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરી શકે છે.

2. અદ્યતન સિરામિક સામગ્રી

ગ્રીન સિલિકોન કાર્બાઇડ પાવડર ઉચ્ચ-પ્રદર્શન સિરામિક્સની તૈયારી માટે એક મહત્વપૂર્ણ કાચો માલ છે. ઉત્તમ યાંત્રિક ગુણધર્મો અને થર્મલ સ્થિરતા ધરાવતા માળખાકીય સિરામિક્સ હોટ પ્રેસિંગ સિન્ટરિંગ અથવા રિએક્શન સિન્ટરિંગ પ્રક્રિયાઓ દ્વારા બનાવી શકાય છે. આ પ્રકારની સિરામિક સામગ્રીનો ઉપયોગ યાંત્રિક સીલ, બેરિંગ્સ અને નોઝલ જેવા મુખ્ય ઘટકોમાં વ્યાપકપણે થાય છે, ખાસ કરીને ઉચ્ચ તાપમાન અને કાટ જેવી કઠોર કાર્યકારી પરિસ્થિતિઓમાં.

૩. ઇલેક્ટ્રોનિક્સ અને સેમિકન્ડક્ટર ઉપકરણો

ઇલેક્ટ્રોનિક્સના ક્ષેત્રમાં, ગ્રીન સિલિકોન કાર્બાઇડ પાવડરનો ઉપયોગ વિશાળ બેન્ડગેપ સેમિકન્ડક્ટર સામગ્રી તૈયાર કરવા માટે થાય છે. ગ્રીન સિલિકોન કાર્બાઇડ પર આધારિત પાવર ડિવાઇસમાં ઉચ્ચ-આવર્તન, ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ અને ઉચ્ચ-તાપમાન કાર્યકારી લાક્ષણિકતાઓ હોય છે, અને નવા ઉર્જા વાહનો, સ્માર્ટ ગ્રીડ અને અન્ય ક્ષેત્રોમાં મોટી સંભાવના દર્શાવે છે. અભ્યાસોએ દર્શાવ્યું છે કે ગ્રીન સિલિકોન કાર્બાઇડ પાવર ડિવાઇસ પરંપરાગત સિલિકોન-આધારિત ડિવાઇસની તુલનામાં 50% થી વધુ ઊર્જા નુકસાન ઘટાડી શકે છે.

4. સંયુક્ત મજબૂતીકરણ

ધાતુ અથવા પોલિમર મેટ્રિક્સમાં મજબૂતીકરણના તબક્કા તરીકે લીલો સિલિકોન કાર્બાઇડ પાવડર ઉમેરવાથી સંયુક્ત સામગ્રીની મજબૂતાઈ, કઠિનતા અને વસ્ત્રો પ્રતિકારમાં નોંધપાત્ર સુધારો થઈ શકે છે. એરોસ્પેસ ક્ષેત્રમાં, એલ્યુમિનિયમ-આધારિત સિલિકોન કાર્બાઇડ કમ્પોઝિટનો ઉપયોગ હળવા અને ઉચ્ચ-શક્તિવાળા માળખાકીય ભાગોના ઉત્પાદન માટે થાય છે; ઓટોમોટિવ ઉદ્યોગમાં, સિલિકોન કાર્બાઇડ રિઇનફોર્સ્ડ બ્રેક પેડ્સ ઉત્તમ ઉચ્ચ-તાપમાન પ્રતિકાર દર્શાવે છે.

૫. પ્રત્યાવર્તન સામગ્રી અને કોટિંગ્સ

લીલા સિલિકોન કાર્બાઇડની ઉચ્ચ-તાપમાન સ્થિરતાનો ઉપયોગ કરીને, ઉચ્ચ-પ્રદર્શન પ્રત્યાવર્તન સામગ્રી તૈયાર કરી શકાય છે. સ્ટીલ સ્મેલ્ટિંગ ઉદ્યોગમાં, સિલિકોન કાર્બાઇડ પ્રત્યાવર્તન ઇંટોનો ઉપયોગ બ્લાસ્ટ ફર્નેસ અને કન્વર્ટર જેવા ઉચ્ચ-તાપમાન ઉપકરણોમાં વ્યાપકપણે થાય છે. વધુમાં, સિલિકોન કાર્બાઇડ કોટિંગ્સ બેઝ મટિરિયલ માટે ઉત્તમ ઘસારો અને કાટ રક્ષણ પૂરું પાડી શકે છે, અને તેનો ઉપયોગ રાસાયણિક સાધનો, ટર્બાઇન બ્લેડ અને અન્ય ક્ષેત્રોમાં થાય છે.