炭化ケイ素とは?
たんかけいそ
炭化ケイ素とは、ケイ素と炭素の化合物であり、極めて高い硬度・耐熱性・耐摩耗性を持つセラミックス素材です。
炭化ケイ素(たんかケイそ、Silicon Carbide、SiC)は、ケイ素(Si)と炭素(C)が結合した無機化合物で、化学式はSiCと表します。天然には「モアッサナイト(moissanite)」として隕石中に微量に存在しますが、工業的にはほぼすべてが人工合成されています。アチソン法と呼ばれる高温電気炉を用いた工程が代表的な製法です。
炭化ケイ素の主な特性は以下のとおりです:
- 高硬度:モース硬度9〜9.5と、ダイヤモンドに次ぐ硬さを持ちます
- 高耐熱性:1400〜1600℃以上の高温環境でも安定した構造を維持します
- 低熱膨張係数:温度変化による寸法変化が非常に小さいです
- 高熱伝導率:熱を効率よく放散させます
- 半導体特性:バンドギャップが広く、高温・高電圧・高周波環境に適した半導体素材です
利用分野は多岐にわたります。研磨材・砥石・切削工具としての用途が古くからあり、現在では耐熱セラミックス(炉材・バーナーノズル)、半導体デバイス(パワー半導体)、電気自動車や鉄道のインバータ素子、宇宙・航空部品などへの応用が急拡大しています。特にSiCパワー半導体はシリコンより高効率で、電気自動車の普及とともに需要が急増しています。
使い方・例文
材料工学や電子部品の文脈で「SiCパワー半導体を搭載したEVのインバータはシリコン製より電力損失が少ない」のように使われます。
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