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砥石などに使われる炭化ケイ素は磁性体でしょうか?電気は通すのでしょうか?
詳しい方教えてください。

A 回答 (1件)

wikipediaの情報からの抜粋と推測を含めての回答になります。


http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%82%AD%E5%8C%96% …

炭化ケイ素(カーボランダム)の純粋なものは無色透明であるそうです。
これに窒素などの不純物が加わることで緑~黒の色がつきます。
したがって一般に目にすることの多い黒いカーボランダムには
ある程度不純物が含まれていることになります。


まず導電性について。

炭化ケイ素は半導体とされています。
半導体というのはざっくり言えば絶縁体と金属のあいのこのようなものです。
絶縁体では原子と原子の間の結合を構成する電子が
その結合以外の場所に移動できないため、電気が流れません。
金属は原子から原子へと自由に移動できる電子があるため、電気が流れます。
半導体は原子と原子の間の結合を構成する電子が、
『その気になれば』原子から原子へと自由に移動できる、といったものです。
その気にさせるには、例えば温度を上げることで電子にエネルギーを与え、
結合から飛び出せるようにしてやる、
不純物を加えて電子をちょっと余らせるor足りなくさせることで
電子が移動できる余裕を作ってやることで電気が流れるようになります。

例えば半導体の代名詞とも言えるケイ素は、超高純度ではほぼ絶縁体ですが、
リン等の不純物を加えることで導電性を増加させています。
また、一般的にダイヤモンドは絶縁体であるとされていますが、
最近では不純物を加えることで半導体として機能することが見出されています。

ご質問の炭化ケイ素も半導体であり、純粋なものは電気抵抗が大きいのですが、
色のついた炭化ケイ素は不純物を多く含むため、
電気抵抗は大きいものの電気を通すようです。
実際に、発熱体として炭化ケイ素に電流を流した際のジュール熱を利用する
電気素子の材料として利用されているようです。


次に磁性について。(磁性体の専門家ではないので推測込みです)

通常、不対電子を持たない物質は反磁性になります。
純粋な単結晶炭化ケイ素であれば、
不対電子を持たないために反磁性を示すでしょう。
ただし、不純物を含む場合や結晶に欠陥がある場合は話が違ってきます。
不純物由来の不対電子がある場合や結晶構造の欠陥によって
不対電子が生じた場合、常磁性を示すと考えられます。

"常磁性 炭化ケイ素"でGoogle検索をかけると、
格子欠陥を持つ炭化ケイ素をEPR(不対電子を分析する手法)で分析した
という論文がいくつか見つかります。
ただ、常磁性という程度では磁性はかなり弱いので、
砂鉄のように磁石にくっつくということはないでしょう。
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