Siliciokarbida (SiC) ceramiko estas delonge vaste uzata en diversaj progresintaj fabrikadaj kampoj pro sia alta malmoleco, alta forto, malgranda koeficiento de termika ekspansio, alta termika konduktiveco, bona kemia stabileco, bonega rezisto al termika ŝoko kaj oksidiĝo. Aldone al la supre menciitaj karakterizaĵoj de siliciokarbida ceramiko, pora siliciokarbida ceramiko, kun sia unika mikroskopa pora strukturo, havas larĝajn aplikajn perspektivojn en kampoj kiel metalurgio, kemia inĝenierarto, mediprotektado kaj energio, multe vastigante la aplikan amplekson de siliciokarbida ceramiko.
La specialaj ecoj depora siliciokarbido ceramikaĵoĉefe profitas de ilia unika pora strukturo, kiu inkluzivas porecon, porgrandecon kaj distribuon, kaj porformon, ktp. Tial necesas reguligi ĝian porecon, porgrandecon kaj distribuon, same kiel la formon de la poroj per la preparmetodo por atingi la deziratan poran strukturon. Tial, ĝia preparmetodo ĉiam estis la fokuso de esplorado de homoj. Ĉi tiu artikolo ĉefe revizias la esploran progreson en la preparmetodoj de pora silicia karbida ceramikaĵo hejme kaj eksterlande en la lastaj jaroj.
1. Fizika Metodo
La fizika metodo rilatas al la fakto, ke la malplenoj en pora silicia karbida ceramikaĵo estas kaŭzitaj de serio da fizikaj fenomenoj dum la preparprocezo, sen kemiaj reakcioj aŭ generado de novaj substancoj. La ĉefa mekanismo estas formi poran strukturon fidante je la malplenoj lasitaj de la termika kuntiriĝo de solidaj substancoj, la vaporiĝo de la likva fazo kaj la rekta sublimiĝo de la solida fazo. Oftaj metodoj inkluzivas la partiklan stakigan metodon, la liofil-sekigantan metodon, la sol-ĝelan metodon, ktp. La 3D-presada teknologio, kiu aperis en la lastaj jaroj, ankaŭ povas esti uzata por rekte presi kaj prepari porajn strukturojn.
1.1 Metodo de partikla stakado
La metodo de sintrado per partikla pakaĵo estas la plej simpla maniero prepari poran silician karbidan ceramikaĵon. La principo de ĉi tiu metodo estas utiligi la sinteran kapablon de la ceramikaj partikloj mem por formi sintezajn kolojn inter malsamaj SiC-partikloj, tiel ebligante la partiklan amasiĝon por formi poran ceramikaĵon. Por malaltigi la sinteran temperaturon, oni kutime aldonas certan kvanton da ligilo kun pli malalta fandopunkto por formi konekton inter malsamaj SiC-partikloj. Ĉar ĉiuj poroj en la metodo de sintrado per partikla pakaĵo estas transformitaj el la pakaĵaj interspacoj inter SiC-partikloj, la poreco kaj pora grandeco de la preta pora ceramikaĵo povas esti kontrolitaj per ŝanĝo de la pulvora grandeco, la tipo kaj aldona kvanto de la ligilo, kaj la sinteraj parametroj.
La preparado de pora silicia karbida ceramikaĵo per la partikla stakiga metodo ne postulas la aldonon de pliaj poro-formaj agentoj. La procezo estas simpla kaj relative facile kontrolebla. Tamen, la poreco de pora ceramikaĵo preparita per ĉi tiu metodo estas ĝenerale malalta. La formo, porgrandeco kaj poreco de la poroj estas ĉefe determinitaj de la formo, partikla grandeco kaj distribuo de la krudmaterialaj partikloj, same kiel la grado de sintrado.
1.2 Metodo de liofilizado
Liofilizado estas metodo, kiu implikas unuforme miksi ceramikajn agregaĵojn kun akvo aŭ organikaj solviloj en la ĉeesto de taŭga kvanto da dispersiloj aŭ ligiloj por formi suspensiaĵon. Poste, la bone miksita suspensiaĵo estas verŝita en muldilon kaj rapide frostigita je malaltaj temperaturoj, permesante al la likva faza matrico rapide solidiĝi en solidon. Poste, la solidigita solida fazo estas sublimiĝinta kaj forigita per premredukto aŭ vakua sekigtraktado. La metodo celas akiri verdan korpon kun direkte aranĝitaj porstrukturoj lasitaj ene de la suspensiaĵo kaj fine sinterigi ĝin por produkti poran silician karbidan ceramikaĵon.
1.3 Metodo de 3D-Presado
La 3D-presada metodo por prepari porajn siliciajn karbidajn ceramikaĵojn estas nova tipo de preparprocezo, kiu disvolviĝis en la lastaj jaroj. Ĉi tiu procezo dependas de tridimensia datummodelo desegnita per komputila helpo. Per la preskapo, la ligilo estas ŝprucita por stakigi la krudmaterialan pulvoron tavolo post tavolo en tridimensian retan strukturon. La kombinaĵo de 3D-presado kaj reakciaj sintradaj procezoj povas atingi senŝiman fabrikadon kaj preskaŭ netan grandecon de kompleksformaj ceramikaĵoj.
La 3D-presa metodo por prepari porajn siliciokrabajn ceramikaĵojn havas simplan formadprocezon, altan preparan kaj prilaboran efikecon, kaj ne bezonas muldilojn. Ĝi ne nur povas esti uzata por prepari porajn siliciokrabajn ceramikaĵojn kun kompleksaj formoj, unuformaj mikrostrukturoj kaj bona pora konektebleco, sed ankaŭ la poreco kaj pora grandeco de la poraj ceramikaĵoj estas kontroleblaj kaj alĝustigeblaj. Tamen, ĉi tiu metodo ankoraŭ estas en la esplora stadio nuntempe, kaj la procezparametroj ankoraŭ bezonas esti plu optimumigitaj. Krome, ĉi tiu metodo malfacilas prepari alt-fortajn porajn siliciokrabajn ceramikaĵojn en unu paŝo. Ĝi postulas la helpon de aliaj procezoj por produkti la deziratajn produktojn, kio kaŭzas relative altajn kostojn.
1.4 Ŝaŭmado
La ŝaŭma mulda metodo implikas aldoni gason aŭ substancojn, kiuj povas generi gason per posta prilaborado, al la ceramika verda korpo aŭ antaŭulo, kaj poste sinterigi ĝin por akiri poran silician karbidan ceramikaĵon. Male al aliaj preparmetodoj, la ŝaŭma metodo estas efika procezo por prepari fermitĉelan ceramikaĵon.
2. Kemia Metodo
La kemia metodo rilatas al la fakto, ke la pora strukturo en pora silicia karbida ceramikaĵo formiĝas per la malkomponiĝo aŭ reakcio de neorganikaj saloj aŭ aldonitaj organikaj substancoj, lasante vakantaĵojn en la originalaj pozicioj. Oftaj kemiaj metodoj por prepari poran silician karbidan ceramikaĵon inkluzivas la metodon de aldono de porforma agento, la metodon de organika ŝaŭma fekundigo, kaj la metodon de biologia ŝablon, ktp.
2.1 Organika Ŝaŭma Imprenado
La metodo de organika ŝaŭma fekundigo implikas uzi organikan ŝaŭmon kiel ŝablonon, egale kovrante la preparitan ceramikan suspensiaĵon sur la ŝablonon aŭ mergante la ŝablonon en la suspensiaĵon por elpeli aeron, certigante ke la suspensiaĵo egale adheras al la organika ŝaŭma ŝablono. Poste, per sekigado kaj alttemperatura sintrado, la organika ŝablono estas forigita, tiel akirante poran ceramikaĵon.
La plej grava malavantaĝo de ĉi tiu metodo estas, ke ĝi ne kapablas produkti produktojn kun fermita poreco kaj malgrand-poroj. La formo estas limigita kaj la funkciado de la preformo estas multe influita de la krudmaterialoj. La denseco kaj forto de la preparitaj poraj ceramikaj materialoj ankaŭ estas malfacile kontroleblaj.
2.2 La Metodo de Aldonado de Por-Formantaj Agentoj
La preparado de poraj siliciaj karbidaj ceramikaĵoj per aldono de por-formaj agentoj implicas aldoni por-formajn agentojn al silicia karbida pulvoro aŭ antaŭuloj, kaj poste forigi la por-formajn agentojn per postaj procezoj. Rezulte, la pozicioj origine okupitaj de la por-formaj agentoj formas porojn, kaj poste varmigo kaj sintrado estas efektivigitaj por formi porajn ceramikaĵojn. Tial, ŝanĝi la tipon kaj dozon de por-formaj agentoj povas oportune kontroli la porecon, pormorfologion, porgrandecon kaj distribuon de la preta pora ceramikaĵo. La tipoj de por-formaj agentoj estas tre ampleksaj, inkluzive de naturaj aŭ sintezaj organikaj polimeroj, likvaĵoj, saloj, ceramikaĵoj aŭ aliaj pulvoroj, ktp. La forigaj procezoj de malsamaj por-formaj agentoj varias. Organikaj polimeraj por-formaj agentoj kutime estas forigitaj per varmigo kaj malkomponiĝo, likvaj por-formaj agentoj povas esti forigitaj per kristaliĝo kaj sublimado, saloj povas esti forigitaj per akvofiltrado, kaj ceramikaj pulvoroj povas esti forigitaj per taŭga solva filtrado.
2.3 Biologia Ŝablona Metodo
La mikroskopa pora strukturo en biomaterialoj estas signife malsama ol tiu en sintezaj materialoj. Pro ĝia unika strukturo, la preparado de poraj ceramikaj materialoj kun similaj strukturoj uzante organismojn kiel ŝablonojn ricevis vastan atenton [10]. La biologia ŝablonmetodo kaj la organika ŝaŭma fekundiga metodo havas similecojn. La organika ŝaŭma fekundiga metodo uzas artefaritan spongon kiel ŝablonon, dum la biologia ŝablonmetodo uzas naturajn organismojn kiel ŝablonon.
La metodo de biologia ŝablonado por prepari porajn silicikarbidajn ceramikaĵojn havas la avantaĝojn de simpla procezo kaj malalta kosto. Ĝi povas produkti ceramikaĵojn kun kompleksaj formoj kaj povas plej bone reprodukti la strukturon de naturaj biologiaj materialoj. Tamen, la biologia ŝablono emas fendiĝi dum la alt-temperatura karbiga procezo, kio havas signifan efikon sur la mekanikajn ecojn de poraj silicikarbidaj ceramikaĵoj. Krome, la pora strukturo de la preparita pora silicikarbida ceramikaĵo ĉefe dependas de la mikrostrukturo de la biologia ŝablono mem, kaj ĝia dizajnebleco estas malbona. Krome, ĉi tiu metodo ankaŭ havas kelkajn malavantaĝojn, kiel relative malalta konverta efikeco de SiC, facila deĵetado de la SiC-reakcia tavolo, kaj longa preparciklo.
Afiŝtempo: 22-a de Julio, 2025