Nitruro de silicio

editor — Mon, 18 May 2015 10:34:41 +0000

Pestañas verticales

Datos generales

Clasificación:

Estructuras cristalinas: Sistema polimórfico α -Si₃N₄ < T < β -Si₃N₄

Formación cristalográfica de alfa-Si₃N₄

Formación cristalográfica de beta-Si₃N₄

Propiedades generales

Densidad:

3.20 g/cm³

Observaciones:

Baja densidad → Momento de inercia bajo

Propiedades mecánicas

Módulo elástico:

304 GPa

Coeficiente de Poisson:

0.25

Resistencia mecánica a la flexión:

900 MPa

Tenacidad a fractura (KIc):

5.8 - 8.50 MPa√m

Dureza:

A la temperatura de:	Dureza Knoop	Dureza Vickers
T_amb	2200	1600

Observaciones:

Módulo de fractura = 414-580 MPa (Sinterizado con un 5% de porosidad).

Propiedades eléctricas

Resistividad específica:

A la temperatura de:	Resistividad especifica
T_amb	›10¹² Ω·m

Propiedades térmicas

Temperatura de fusión:

1900 ºC aproximadamente (sublima)

Coeficiente de dilatación térmica lineal:

A la temperatura de:	Coeficiente de dilatación térmica lineal
T_amb	2.80 μm/m·ºC

Conductividad térmica:

A la temperatura de:	Conductividad térmica
0 - 1000 ºC	16 - 33 W/m·K

Propiedades tecnológicas

Resistencia al desgaste:

Buena

Propiedades químicas

Resistencia al oxígeno:

Buena

Observaciones:

Excelente resistencia a la corrosión

Excelente resistencia a la abrasión

Obtención

Observaciones:

* Nitruración del silicio: Reacción del silicio en polvo con nitrógeno a temperatura de 1100-1450ºC en presencia de catalizador (Fe). Impurezas metálicas <100 ppm.

* Formación de imida: Por reacción del SiCl₄ o de SiH₄ con NH₃ (l) en tolueno. En la interfase se forma la imida de silicio que se transforma en Si₃N₄ por tratamiento térmico.

Conformación

Observaciones:

Difícil de densificar, se utilizan aditivos,MgO , MgO-Al₂O₃, Y₂O₃-Al₂O₃. Y₂O₃ , (<15%) para favorecer la difusión. Las propiedades dependen mucho del modo de densificación ya sea por reacción química, sinterizado, prensado en caliente o prensado isostático.

Aplicaciones

Observaciones:

Es la cerámica técnica que presenta una mejor combinación de propiedades.

Componentes de motor de última tecnología tanto estáticos como dinámicos, debido a la combinación excelente de resistencia a elevadas temperaturas, resistencia al desgaste y a la corrosión, menor pérdidas por fricción y menor densidad.

Imágenes:

Descripción:

Pieza de nitruro de silicio de un motor

Català

Nanotubo de carbono

editor — Sat, 16 May 2015 14:10:34 +0000

Pestañas verticales

Datos generales

Clasificación:

Composición química:

Carboni disposat en una làmina de Cg enrotllat

Estructura de los Nanotubos de carbono

Observaciones: Estructuras de unos 2 micras de largo por 8-15 nm de diámetro, formadas por 10-20 capas concéntricas que se enroscan sobre sí mismas para formar la estructura tubular. Los enlaces entre las son tipo grafito, mientras que en los extremos de cada tubo los átomos de carbono adoptan la configuración de fulereno.

Caracterización

Microscopia electrónica de barrido:

Descripción:

Descripción: Multicapas de nanotubos de carbono procedentes de CVD (Chemical Vapour Deposition).

Imagen obtenida del Department of Materials Science and Metallurgy, University of Cambridge.

Propiedades generales

Densidad:

1.33 - 1.40 g/cm³

Observaciones:

Medidas: 0.6 - 1.8 nm de diámetro

Propiedades mecánicas

Módulo elástico:

1,3 TPa (1TPa = 10¹²Pa)

Resistencia mecánica a la tracción:

45 GPa

Imágenes:

Descripción:

Pueden doblarse con grandes ángulos y volver a su estado original. Son estructuras flexibles (elásticas).

Mucho más resistentes que las fibras de carbono y unas cien veces más resistentes que el acero.

Propiedades eléctricas

Observaciones:

Capacidad de transporte de corriente: estimada en 1 GA / cm².

Pueden comportarse como conductores o como semiconductores en función de su diámetro, configuración ó simetría del entrecruzamiento molecular.

Propiedades térmicas

Observaciones:

Estabilidad térmica: estable a 2800 ºC en el vacío, 750 ºC en aire

Propiedades químicas

Observaciones:

Son químicamente muy inertes.

Aplicaciones

Observaciones:

Por su rigidez y esbeltez utilizan en puntas de STM.

Se esperan aplicaciones rápidas en:

Diodos y transistores a escala nanométrica y, por tanto, en miniaturización de ordenadores
Refuerzo en forma de microfibras en matrices metálicas o poliméricas
Producción de sensores químicos a escala nanométrica
Microelectrodos en biosensores enzimáticos para detectar, modificar o inhibir moléculas con actividad bioquímica.
Sondas químicas y genéticas.

Català

CMEmaterials - Estructural

Nitruro de silicio

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Nanotubo de carbono

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