A ceramica di carburu di siliciu (SiC) hè stata dapoi longu aduprata in diversi campi di fabricazione avanzata per via di a so alta durezza, alta resistenza, picculu coefficiente di dilatazione termica, alta conducibilità termica, bona stabilità chimica, eccellente resistenza à i shock termichi è resistenza à l'ossidazione. In più di e caratteristiche sopra menzionate di a ceramica di carburu di siliciu, a ceramica porosa di carburu di siliciu, cù a so struttura porosa microscopica unica, hà ampie prospettive d'applicazione in campi cum'è a metallurgia, l'ingegneria chimica, a prutezzione ambientale è l'energia, allargendu assai u campu d'applicazione di a ceramica di carburu di siliciu.
E pruprietà particulari diceramica porosa di carburo di siliciuprufittanu principalmente di a so struttura porosa unica, chì include a porosità, a dimensione è a distribuzione di i pori, è a forma di i pori, ecc. Dunque, hè necessariu regulà a so porosità, a dimensione è a distribuzione di i pori, è ancu a forma di i pori attraversu u metudu di preparazione per ottene a struttura porosa desiderata. Dunque, u so metudu di preparazione hè sempre statu u focu di a ricerca di e persone. Questu articulu rivede principalmente i progressi di a ricerca in i metudi di preparazione di a ceramica porosa di carburo di siliciu in casa è à l'esteru in l'ultimi anni.
1. Metudu fisicu
U metudu fisicu si riferisce à u fattu chì i vuoti in a ceramica porosa di carburo di siliciu sò causati da una seria di fenomeni fisichi durante u prucessu di preparazione, senza l'occorrenza di reazzioni chimiche o a generazione di nuove sustanze. U mecanismu principale hè di furmà una struttura porosa basendu si nantu à i vuoti lasciati da a cuntrazione termica di e sustanze solide, l'evaporazione di a fase liquida è a sublimazione diretta di a fase solida. I metudi cumuni includenu u metudu di impilamentu di particelle, u metudu di liofilizazione, u metudu sol-gel, ecc. A tecnulugia di stampa 3D chì hè emersa in l'ultimi anni pò ancu esse aduprata per stampà è preparà direttamente strutture porose.
1.1 Metudu d'impilamentu di particelle
U metudu di sinterizazione di l'imballaggio di particelle hè u modu u più simplice per preparà ceramica porosa di carburo di siliciu. U principiu di stu metudu hè di utilizà a prestazione di sinterizazione di e particelle ceramiche stesse per furmà colli di sinterizazione trà diverse particelle di SiC, permettendu cusì l'accumulazione di particelle per furmà ceramica porosa. Per abbassà a temperatura di sinterizazione, una certa quantità di legante cù un puntu di fusione più bassu hè generalmente aghjunta per furmà una cunnessione trà diverse particelle di SiC. Siccomu tutti i pori in u metudu di sinterizazione di l'imballaggio di particelle sò trasformati da i spazii di imballaggio trà e particelle di SiC, a porosità è a dimensione di i pori di a ceramica porosa finita ponu esse cuntrullate cambiendu a dimensione di a polvere, u tipu è a quantità aghjunta di u legante, è i parametri di sinterizazione.
A preparazione di ceramica porosa di carburo di siliciu per mezu di u metudu di impilamentu di particelle ùn richiede micca l'aghjunta di agenti supplementari chì formanu pori. U prucessu hè simplice è relativamente faciule da cuntrullà. Tuttavia, a porosità di a ceramica porosa preparata cù questu metudu hè generalmente bassa. A forma, a dimensione di i pori è a porosità di i pori sò principalmente determinate da a forma, a dimensione di e particelle è a distribuzione di e particelle di materia prima, è ancu da u gradu di sinterizazione.
1.2 Metudu di liofilizazione
A liofilizazione hè un metudu chì implica a mistura uniforme di aggregati ceramici cù acqua o solventi organici in presenza di una quantità adatta di disperdenti o leganti per furmà una sospensione. Dopu, a sospensione ben mischiata hè versata in un stampu è congelata rapidamente à basse temperature, permettendu à a matrice di fase liquida di solidificà rapidamente in un solidu. In seguitu, a fase solida solidificata hè sublimata è rimossa per via di una riduzione di pressione o di un trattamentu di asciugatura à vuoto. U metudu consiste à ottene un corpu verde cù strutture di pori disposte direzionalmente lasciate dentru a sospensione è infine à sinterizzallu per pruduce ceramica porosa di carburo di siliciu.
1.3 Metudu di stampa 3D
U metudu di stampa 3D per a preparazione di ceramica porosa di carburo di siliciu hè un novu tipu di prucessu di preparazione chì s'hè sviluppatu in l'ultimi anni. Stu prucessu si basa nantu à un mudellu di dati tridimensionale cuncipitu cù l'aiutu di l'assistenza informatica. Attraversu a testa di stampa, u legante hè spruzzatu per impilà a polvere di materia prima stratu per stratu in una struttura di rete tridimensionale. A cumminazione di a stampa 3D è di i prucessi di sinterizazione per reazione pò ottene una fabricazione senza muffa è una furmazione di dimensioni quasi nette di ceramica di forma cumplessa.
U metudu di stampa 3D per a preparazione di ceramica porosa di carburo di siliciu presenta un prucessu di furmazione simplice, una alta efficienza di preparazione è di trasfurmazione, è ùn hà bisognu di stampi. Pò micca solu esse adupratu per preparà ceramica porosa di carburo di siliciu cù forme cumplesse, microstrutture uniformi è una bona connettività di i pori, ma ancu a porosità è a dimensione di i pori di a ceramica porosa sò cuntrollabili è regulabili. Tuttavia, stu metudu hè sempre in a fase di ricerca esplorativa à u mumentu, è i parametri di u prucessu devenu ancu esse ottimizzati ulteriormente. Inoltre, stu metudu hè difficiule da preparà ceramica porosa di carburo di siliciu d'alta resistenza in un solu passu. Richiede l'assistenza di altri prucessi per pruduce i prudutti desiderati, ciò chì implica costi relativamente elevati.
1.4 Schiuma
U metudu di stampaggio di schiuma implica l'aghjunta di gasu o sustanze chì ponu generà gasu per via di un trattamentu successivu à u corpu verde o precursore ceramicu, è dopu a sinterizazione per ottene ceramica porosa di carburo di siliciu. À u cuntrariu di altri metudi di preparazione, u metudu di schiuma hè un prucessu efficace per preparà ceramica à cellule chjuse.
2. Metudu chimicu
U metudu chimicu si riferisce à u fattu chì a struttura porosa in a ceramica porosa di carburo di siliciu hè furmata da a decomposizione o a reazione di sali inorganici o sustanzi organichi aghjunti, lascendu posti vacanti in e pusizioni originali. I metudi chimichi cumuni per a preparazione di ceramica porosa di carburo di siliciu includenu u metudu di aghjunta di l'agente chì forma i pori, u metudu di impregnazione di schiuma organica è u metudu di u mudellu biologicu, ecc.
2.1 Impregnazione di schiuma organica
U metudu d'impregnazione di schiuma organica implica l'usu di schiuma organica cum'è mudellu, rivestendu uniformemente a pasta ceramica preparata nantu à u mudellu o immergendu u mudellu in a pasta per espulsà l'aria, assicurendu chì a pasta aderisce uniformemente à u mudellu di schiuma organica. Dopu, per via di l'asciugatura è a sinterizzazione à alta temperatura, u mudellu organicu hè eliminatu, ottenendu cusì ceramica porosa.
L'inconveniente u più significativu di stu metudu hè chì ùn hè micca capace di pruduce prudutti di porosità chjusa à pori chjuchi. A forma hè limitata è e prestazioni di a preforma sò assai influenzate da e materie prime. A densità è a resistenza di i materiali ceramici porosi preparati sò ancu difficiuli da cuntrullà.
2.2 U Metudu di Aggiunta di Agenti chì Formanu Pori
A preparazione di ceramiche porose di carburo di siliciu aghjunghjendu agenti chì formanu pori implica l'aghjunta di agenti chì formanu pori à a polvere o precursori di carburo di siliciu, è dopu a rimuzione di l'agenti chì formanu pori per mezu di prucessi successivi. Di cunsiguenza, e pusizioni occupate inizialmente da l'agenti chì formanu pori formanu pori, è dopu u riscaldamentu è a sinterizazione sò realizati per furmà ceramiche porose. Dunque, cambià u tipu è u dosaggio di l'agenti chì formanu pori pò cuntrullà cunvenientemente a porosità, a morfologia di i pori, a dimensione di i pori è a distribuzione di a ceramica porosa finita. I tipi di agenti chì formanu pori sò assai estensivi, cumpresi polimeri organici naturali o sintetici, liquidi, sali, ceramiche o altre polveri, ecc. I prucessi di rimuzione di diversi agenti chì formanu pori varianu. L'agenti chì formanu pori polimeri organici sò generalmente rimossi per riscaldamentu è decomposizione, l'agenti chì formanu pori liquidi ponu esse rimossi per cristallizazione è sublimazione, i sali ponu esse rimossi per filtrazione di l'acqua, è e polveri ceramiche ponu esse rimossi per filtrazione di soluzione adatta.
2.3 Metudu di u mudellu biologicu
A struttura microscopica di i pori in i biomateriali hè significativamente diversa da quella di i materiali sintetici. Per via di a so struttura unica, a preparazione di materiali ceramici porosi cù strutture simili utilizendu organismi cum'è mudelli hà ricevutu una larga attenzione [10]. U metudu di mudellu biologicu è u metudu d'impregnazione di schiuma organica spartenu similitudini. U metudu d'impregnazione di schiuma organica usa una spugna artificiale cum'è mudellu, mentre chì u metudu di mudellu biologicu usa organismi naturali cum'è mudellu.
U metudu di mudellu biologicu per a preparazione di ceramica porosa di carburo di siliciu hà i vantaghji di un prucessu simplice è di un costu bassu. Pò pruduce ceramica cù forme cumplesse è pò replicà a struttura di i materiali biologichi naturali à u più grande gradu. Tuttavia, u mudellu biologicu hè propensu à a frattura durante u prucessu di carbonizazione à alta temperatura, ciò chì hà un impattu significativu nantu à e proprietà meccaniche di a ceramica porosa di carburo di siliciu. Inoltre, a struttura di i pori di a ceramica porosa di carburo di siliciu preparata dipende principalmente da a microstruttura di u mudellu biologicu stessu, è a so cuncepibilità hè scarsa. Inoltre, questu metudu hà ancu alcuni svantaghji, cum'è una efficienza di cunversione relativamente bassa di SiC, una facile spargimentu di u stratu di reazione SiC è un ciclu di preparazione longu.
Data di publicazione: 22 di lugliu di u 2025