כור היתוך סיליקון ניטריד

סיליקון ניטריד הוא חומר קרמי מתקדם שאינו חמצן עם שילוב של תכונות מכניות, תרמיות וכימיות יוצאי דופן:

פורמולה כימית: si₃n₄

מבנה קריסטל: משושה (-si₃n₄ ו- -si₃n₄ שלבים)

צפיפות: 3.1–3.3 גרם/סמ"ק

נקודת התכה: ~ 1,900 מעלות (מתפרק ולא נמס)

קשיות: 15–18 GPA (דומה לאלומינה)

חוזק גמישות: 600–1,200 מגפ"ס

קשיחות שבר: 6–9 MPa · M¹/² (גבוה יותר מרוב הקרמיקה)

המודולוס של יאנג: 280–320 GPA

מוליכות תרמית: 20–30 וואט/מ

מקדם התפשטות תרמית: 3.2 × 10⁻⁶ /k (נמוך, דומה לסיליקון)

התנגדות חשמלית: ~ 10⁴ ω · ס"מ (מבודד מעולה)

עמידות בפני חמצון: יציבה עד ~ 1,400 מעלות באוויר

 חוזק גבוה וקשיחות: אחד הקרמיקה המבנית הקשה ביותר, העמידה בפני סדקים ובלאי.

 התנגדות הלם תרמי: התרחבות תרמית נמוכה ומוליכות תרמית טובה מונעים פיצוח תחת שינויים מהיר בטמפרטורה.

 עמידות בלאי וקורוזיה: עמיד מאוד לשחיקה, חומצות ומתכות מותכות (למעט חומצה הידרופלואורית ואלקליס חזק).

 קַל מִשְׁקָל: צפיפות נמוכה יותר מפלדה, מה שהופך אותה לשימושית ביישומי תעופה וחלל ורכב.

 תאימות ביולוגית: לא רעיל ומתאים לשתלים רפואיים (למשל, מיסבים אורטופדיים).

יתרונות של סיליקון ניטריד

תכונות מכניות סופריות: משלב חוזק גבוה, קשיות וקשיחות שבר.
✅ יציבות תרמית מעולה: מבצעת היטב בסביבות בטמפרטורה גבוהה (למשל, רכיבי מנוע).
✅ אינרטיות כימית: עמידה בפני חמצון, קורוזיה ובלאי.
✅ בידוד חשמלי: אידיאלי למצעים אלקטרוניים ורכיבי בידוד.
✅ תאימות ביולוגית: משמשת בשתלים רפואיים ללא תגובות שליליות.
✅ צפיפות נמוכה: קל יותר ממתכות כמו פלדה, מועיל ליישומים רגישים למשקל.