Carburo di silicio
Il carburo di silicio noto come carborundum ha formula CSi è un materiale ceramico ad elevata durezza intermedia tra il diamante e il corindone nella scala di Mohs.
Sebbene sia presente nel rarissimo minerale moissanite esso è prodotto sinteticamente.
Nel 1891 il chimico statunitense Edward Goodrich Acheson nell’ambito dei suoi studi per ottenere diamanti artificiali riscaldando carbonio e biossido di silicio notò dei cristalli lucenti e ritenne che fosse una forma di allumina cristallizzata come il corindone mentre si trattava di carburo di silicio ottenuto dalla reazione:
SiO2 + 3 C → SiC + 2 CO
Il carburo di silicio è ottenuto anche a partire dagli elementi ma si hanno elevati consumi di energia e lunghi tempi di lavorazione. Sono stati pertanto messi a punto altri metodi a bassa temperatura o che sfruttano radiazioni che cadono nel campo delle microonde.
Struttura
ll carburo di silicio ha struttura tetraedrica in cui sono presenti atomi di carbonio e silicio legati tra loro nel reticolo cristallino tramite forti legami.
Proprietà
Il materiale è duro e resistente e non è attaccato da acidi o da alcali. A contatto con l’aria si ricopre di un rivestimento protettivo costituito da biossido di silicio.
Il carburo di silicio presenta caratteristiche uniche come alto punto di fusione, eccellente resistenza all’ossidazione, elevata inerzia chimica, elevata conducibilità termica, buona capacità di assorbimento delle microonde, ampio gap di banda energetica ed elevata resistenza meccanica ed è utilizzato in strutture aerospaziali, biomateriali e semiconduttori.
Le ceramiche al carburo di silicio con basse impurità mantengono la loro resistenza a temperature molto elevate, fino a 1600 ° C. La conduzione elettrica del materiale ha portato al suo uso in elementi riscaldanti a resistenza per forni elettrici e come componente chiave nei termistori.
Una nuova prospettiva per il carburo di silicio potrebbe concretizzarsi in applicazioni biomediche, grazie alla sua buona biocompatibilità.
L’integrazione di grafene con un semiconduttore inorganico come il carburo di silicio sta portando alla nascita di una classe di materiali ibridi che sono altamente promettenti poiché combinano le migliori proprietà di due materiali