Kada uzorciporozna silicijum karbidna keramikaprvi put viđene u laboratoriji, strukture nalik saću, predstavljene pod elektronskim mikroskopom, izgledale su tačno kao košnica uvećana milion puta. Ovaj poseban materijal sa poroznošću od 15-60% tiho se seli iz komora za sagorijevanje vazduhoplovnih motora u naš svakodnevni život.
U plinskoj turbini na 1600℃, obični materijali su se odavno pretvorili u rastopljeno željezo, ali porozni silicijum karbid održava zapanjujuću stabilnost. Prošle godine, prilikom posjete Šangajskom institutu za keramiku Kineske akademije nauka, istraživač je demonstrirao zanimljiv eksperiment: stavljanjem poroznog silicijum karbidnog lista u plamen kisika i acetilena (oko 3000℃), termometar na stražnjoj strani pokazao je da se temperatura povisila samo za 72℃. Ova otpornost na toplinu, izvedena iz kristalne strukture β-SiC, čini ga "nevidljivim oklopom" za sistem toplinske zaštite svemirskih letjelica. Još bolje, te pore mikronske veličine su poput bezbrojnih sićušnih dimnjaka, smanjujući efikasnost provođenja topline za 40-60% u poređenju s čvrstom keramikom.
Možda čak ni naučnici koji se bave materijalima nisu očekivali da će ova vrsta keramike, prvobitno razvijena za ekstremne uslove, doživjeti drugi proljetni rast u medicinskoj oblasti. Klinička istraživanja objavljena u časopisu Journal of Biomaterials 2024. godine pokazuju da silicijum-karbidni skeleti sa gradijentnim strukturama veličine pora (5 μm na površini i 200 μm na dnu) imaju 2,3 puta veću stopu integracije kosti od tradicionalnih implantata od legure titana.
Sam proces pripreme poroznog silicijum karbida je hemijska magija. Pomoću metode sa agensom za formiranje pora (obično polimetil metakrilatne mikrosfere) ili metodom reakcionog sinterovanja, inženjeri materijala mogu precizno kontrolisati karakteristike pora poput parfimera. Zanimljivo je da najnoviji patent kompanije 3M u Sjedinjenim Državama pokazuje da korištenje recikliranog dijatomita kao prirodnog kalupa ne samo da smanjuje troškove proizvodnje za 18%, već i neočekivano dobija bioničku strukturu sličnu koraljnim kostima. Ova tehnika "pretvaranja otpada u blago" precizno se poklapa sa taoističkom mudrošću o "korisnosti beskorisnog".
Primjena
- U oblasti zaštite okoliša:Kao osnovni materijal filtera za čestice dizelskih vozila (DPF), može uhvatiti 99,7% PM2.5 čestica
- Energetska revolucija:Podrška elektrodama za gorivne ćelije na čvrsti oksid (SOFC) povećava efikasnost proizvodnje energije na 65%
- Biomedicinski:Struktura pora 3D printanih koštanih skeleta potiče rast ćelija i skraćuje ciklus kliničkog zacjeljivanja za 30%
- Proizvodnja poluprovodnika:Vijek trajanja polirajućih pločica za pločice produžen je za tri puta, a TSMC-ov 3nm proces je kupljen na veliko.
Vrijeme objave: 30. jul 2025.