Koncept i primjena silicijum nitrida

Hemija i mikrostruktura silicijum nitrida
Molekularni sastav silicijum nitrida određen je stehiometrijskim odnosom silicijuma i azota, Si₃N₄. Kristalna struktura ovog spoja sastoji se prvenstveno od tetraedarske strukture, gdje je svaki atom dušika vezan za tri atoma silicija, formirajući mrežu jakih kovalentnih veza. Mikrostrukturom se može manipulirati korištenjem različitih metoda sinteze, što rezultira različitim morfologijama kao što su granule, prahovi ili blokovi, od kojih je svaki prilagođen specifičnim industrijskim potrebama.

Svojstva silicijum nitrida
- Visoka tvrdoća: Silicijum nitrid ima Mohs-ovu tvrdoću veću od većine metala i keramike, što ga čini otpornim na habanje.
- Termička stabilnost: Silicijum nitrid je sposoban da održi svoj strukturni integritet na temperaturama do 1700 stepeni, što ga čini idealnim za aplikacije na visokim temperaturama.
- Otpornost na koroziju: Silicijum nitrid je otporan na većinu hemijskih napada, uključujući kiseline i alkalije, pružajući dugoročnu pouzdanost u korozivnim sredinama.
- Električna izolacija: Iako je silicijum nitrid toplotno provodljiv, odličan je izolator, što ga čini idealnim za aplikacije visokog napona.
- Toplotna provodljivost: sposoban je da efikasno provodi toplotu, što ga čini korisnim u sistemima upravljanja toplotom.

Metode za sintezu silicijum nitrida
Silicijum nitrid se može dobiti na nekoliko metoda:
- Termička razgradnja: Silicijum reaguje sa amonijakom na visokim temperaturama da bi se formirao silicijum nitrid.
- Hemijsko taloženje pare (CVD): Silicijum i amonijak reaguju u gasnoj fazi da formiraju tanak film silicijum nitrida.
- Reakciono sinterovanje: Kombinacija silicijumskog praha i amonijaka podleže visokotemperaturnoj reakciji da bi se formirala masivna struktura silicijum nitrida.