Hefur þú einhvern tíma lent í þessari reynslu: eldhúshnífurinn þinn verður sljór eftir langvarandi notkun og þegar þú ferð með hann í byggingavöruverslun til að brýna hann notar vélvirkinn svarta slípihjól sem snýst hratt til að nudda honum fram og til baka; eða í verksmiðjum, ofnarnir sem notaðir eru til að brenna keramik og bræðslu málma, jafnvel þó að þeir séu stöðugt í snertingu við hitastig yfir 1000 gráður, hafa innri veggir þeirra sjaldan brunnið í gegn. Reyndar, á bak við báða þessa hluti liggur sama "iðnaðar allt-alhliða tækið"-svartur kísilkarbíð.
01 Við skulum skilja: Hvað nákvæmlega er svart kísilkarbíð?
Eins og nafnið gefur til kynna eru kjarnaþættir svarts kísilkarbíðs „kolefni“ og „kísill“ með efnaformúlunni SiC. Í meginatriðum er það tilbúið framleitt ólífrænt ó-málmefni. Þetta er ekki náttúrulegt steinefni, heldur frekar "hreinsað" úr algengum hversdagsefnum: Kvarssandi og jarðolíukók er blandað saman í ákveðnu hlutfalli, litlu magni af salti er bætt við og síðan er það "brennt" í mótstöðuofni við 1800-2200 gráður í nokkra daga. Við þetta háa hitastig hvarfast kísillinn í kvarssandinum og kolefnið í jarðolíukókinu og myndar að lokum svartar kristallaðar agnir - þetta er svart kísilkarbíð.
Af hverju er það svart? Vegna þess að hreinleiki þess er ekki sérstaklega hár (venjulega á milli 95% og 98%) og lítið magn af óhreinindum gefur það dökkgrátt eða svart útlit. Ef hreinleiki er aukinn í yfir 99% verður það annað algengt efni -grænt kísilkarbíð (með grænleitum blæ).
02. „Superkraftar“ svarts kísilkarbíðs: Hvers vegna hefur það orðið iðnaðarelskan?
Svart kísilkarbíð skín á mörgum sviðum þökk sé þremur kjarnakostum þess, sem hver um sig tekur á lykilverki í iðnaðarframleiðslu:
1. Einstaklega erfitt, sem gerir það ótrúlega áhrifaríkt við að mala.
Meðal ó-málmefna í náttúrunni er svartur SIC aðeins örlítið harðari en demantur og kubískt bórnítríð og jafnvel harðari en korund (súrál)-Mohs hörku þess nær 9,2 (demantur er 10). Þessi hörku gerir það að „náttúrulegu slípiefni“: mörg slípihjól sem notuð eru heima til að brýna hnífa og skæri eru úr svörtum kísilkarbíðögnum sem er blandað með plastefni; Sandpappír og slípidiskar úr svörtu SIC eru einnig almennt notaðir í verksmiðjum til að vinna úr málmhlutum (svo sem ryðfríu stáli og steypujárni), slípa gler og fægja stein-það getur fljótt fjarlægt burr og ófullkomleika af yfirborði vinnuhluta og er ekki auðveldlega slitið niður.
2. Háhitaþol og tæringarþol, virkar sem "eldfastur verndari"
Svart kísilkarbíð hefur bræðslumark allt að 2700 gráður og það mun ekki afmyndast eða bráðna jafnvel eftir langtímanotkun við 1600 gráður háan hita. Þar að auki er það ekki hræddur við sýrur eða basa, og jafnvel sterkar sýrur og basar eiga erfitt með að tæra það. Þessir eiginleikar gera það að "hlífðarhúð" fyrir ofna og katla: Innri veggir hertuofna í keramikverksmiðjum og heitblástursofna í stálverksmiðjum eru fóðraðir með lag af eldföstum múrsteinum úr svörtum SIC, sem þolir háan hita og dregur úr hitatapi; Sumar háhita iðnaðarrör og -lokar eru einnig fóðraðir með því til að koma í veg fyrir tæringu vegna lofttegunda eða vökva við háan-hita.
3. Það getur leitt rafmagn og hita, og getur einnig virkað sem "stuðningsmaður" í rafeindatækni.
Ólíkt mörgum efnum sem ekki eru- úr málmi (eins og gler og keramik), er svartur kísilkarbíð rafleiðandi og hefur enn sterkari hitaleiðni en steypujárn-sem gefur því sess á rafeindasviðinu: Í rafhlöðupökkum nýrra orkutækja er það notað til að gera „varmaleiðandi rafhlöðupúða“ til að koma í veg fyrir að hitinn sé fljótur að fara í burtu; í sumum há-rafmagnstækjum (eins og tíðnibreytum og suðuvélum) eru hitaleiðnihlutir úr svörtu SIC einnig notaðir til að tryggja stöðugan rekstur búnaðarins.
03 Fyrir utan að mala og þola háan hita, hvað getur svart kísilkarbíð gert?
Notkun svarts kísilkarbíðs er miklu víðtækari en þú gætir ímyndað þér; það er að finna í öllu frá hefðbundnum iðnaði til nýrra sviða.
Í byggingariðnaðinum getur það að blanda svörtum SIC ögnum í steinsteypu bætt slitþol vega og brúa um meira en 30% og einnig gert þær frostþolnar.- Þessi tegund af „kísilkarbíðsteypu“ er notuð á þjóðvegum á mörgum köldum svæðum í norðurhluta Kína.
Á umhverfissviði er hægt að setja "honeycomb keramik burðarefni" úr svörtu kísilkarbíði í útblásturshreinsitæki bíla til að hjálpa til við að aðsoga skaðlegar lofttegundir (eins og kolmónoxíð og köfnunarefnisoxíð) í útblástursgufum.
Á ljósvakasviðinu þarf afar fínt svart SIC duft sem „slípiefni“ þegar unnið er úr kísilplötum fyrir sólarljósaplötur til að gera plöturnar þunnar og flatar, sem tryggir skilvirkni orkuframleiðslu.
04 Getur svart kísilkarbíð orðið enn „öflugara“ í framtíðinni?
Með tækniframförum er svartur SIC að gera bylting á sviðum „hár-nákvæmni“: til dæmis eru vísindamenn að rannsaka notkun svarts kísilkarbíðs til að búa til „hálfleiðaraflísar“ sem eru hita-þolnari og leiða rafmagn hraðar en hefðbundnir kísilflögur, og gætu verið notaðir í háum{{2} grunnbúnaði fyrir ökutæki og nýjar orkustöðvar í framtíðinni, svo sem í nýjum orkustöðvum ökutækja; aðrir eru að reyna að gera svartan SIC að "orkugeymsluefni" til að hjálpa til við að geyma raforku sem er breytt úr sólar- og vindorku, og leysa vandamálið um "erfiðleika við að geyma" nýja orku.
