Novo istraživanje sa Univerziteta Ateneo de Manila moglo bi otvoriti put izdržljivijim verzijama silicijum karbida (SiC), poluprovodnog keramičkog materijala koji se nalazi uglavnom u svemiru i ima primenu u svemu, od kompjuterskih čipova do svemirskih brodova.
Rezultujući rad pod naslovom „Mehanička svojstva Si (1−k) –C (k): čvrstoća i krutost materijala korišćenjem simulacije molekularne dinamike LAMMPS“ objavljen je u japanskom časopisu primenjene fizike.
SiC koji se pojavljuje u prirodi je retkost na Zemlji, ali je u izobilju u svemiru, posebno u određenim vrstama meteorita i kao zvezdana prašina koja okružuje zvezde bogate ugljenikom. Njegova električna i mehanička svojstva čine ga pogodnim za širok spektar primena, pa se SiC veštački uzgaja na Zemlji u velikim industrijskim količinama.
Napravljen od silicijuma i ugljenika, poluprovodna svojstva SiC-a omogućavaju mu da se koristi u tranzistorima i mikroprocesorima, dok ga njegova izolaciona svojstva čine glavnim kandidatom za upotrebu kao toplotna zaštita u nuklearnim reaktorima i svemirskim brodovima. Međutim, SiC može biti veoma krhak u zavisnosti od proporcije njegovog sadržaja silicijuma i ugljenika.
Klint Eldrik Petila, Ketrin Džoj Dela Kruz i Kristijan Lorenc Mahinaj sa Odseka za fiziku Univerziteta Ateneo de Manila istraživali su kako procenat ugljenika u SiC-u može uticati na njegove mehaničke osobine – posebno na njegov modul elastičnosti, zateznu čvrstoću, čvrstoću tečenja i žilavost.
Modul elastičnosti se odnosi na krutost materijala, ili koliko se lako rasteže ili savija; zatezna čvrstoća je koliko se može povući pre nego što se raspadne; granica tečenja je tačka u kojoj se trajno savija ili deformiše; a žilavost je koliko energije može da apsorbuje pre loma.
Povećanje sadržaja ugljenika u SiC-u poboljšava njegove mehaničke osobine, prema kompjuterskim simulacijama korišćenjem softvera Large-scale Atomic/Molecular Massiveli Parallel Simulator (LAMMPS). Međutim, ova poboljšanja dostižu vrhunac pri procentu ugljenika od 25%; izvan ovoga, materijal zapravo počinje da slabi. Štaviše, istraživači su preporučili da se urade dalje studije korišćenjem stvarnih uzoraka za testiranje SiC.
„Ova studija je ponudila početni uvid u povećanje ugljeničnih nečistoća u čistom silicijumu; (mi) preporučujemo sprovođenje posebne studije o efektima drugih parametara kao što su efekti mehaničkih svojstava na povišenim temperaturama“, rekli su istraživači.
