छिद्रयुक्त सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिक क्या है?

जब नमूनोंछिद्रयुक्त सिलिकॉन कार्बाइड सिरेमिकप्रयोगशाला में पहली बार देखी गई मधुकोश जैसी संरचनाएं, इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप के नीचे देखने पर बिल्कुल एक मधुमक्खी के छत्ते की तरह दिखती थीं जिसे दस लाख गुना बड़ा करके दिखाया गया हो। 15-60% सरंध्रता वाली यह विशेष सामग्री धीरे-धीरे एयरोस्पेस इंजनों के दहन कक्षों से निकलकर हमारे दैनिक जीवन में प्रवेश कर रही है।

1600℃ के तापमान पर गैस टरबाइन में साधारण पदार्थ पिघलकर लोहा बन जाते हैं, लेकिन छिद्रयुक्त सिलिकॉन कार्बाइड आश्चर्यजनक स्थिरता बनाए रखता है। पिछले साल, चीनी विज्ञान अकादमी के शंघाई सिरेमिक संस्थान के दौरे के दौरान, एक शोधकर्ता ने एक रोचक प्रयोग प्रदर्शित किया: छिद्रयुक्त सिलिकॉन कार्बाइड की एक शीट को ऑक्सीजन-एसिटिलीन ज्वाला (लगभग 3000℃) में रखने पर, पीछे लगे थर्मामीटर ने दिखाया कि तापमान केवल 72℃ बढ़ा। β-SiC क्रिस्टल संरचना से प्राप्त यह ऊष्मा प्रतिरोध इसे अंतरिक्ष यान की तापीय सुरक्षा प्रणाली के लिए एक "अदृश्य कवच" बनाता है। इससे भी बेहतर, इसके सूक्ष्म छिद्र अनगिनत छोटी चिमनियों की तरह हैं, जो ठोस सिरेमिक की तुलना में ऊष्मा चालन दक्षता को 40-60% तक कम कर देते हैं।

शायद पदार्थ वैज्ञानिकों ने भी यह उम्मीद नहीं की थी कि इस प्रकार की सिरेमिक, जिसे मूल रूप से अत्यधिक कठिन वातावरणों के लिए विकसित किया गया था, चिकित्सा क्षेत्र में फिर से लोकप्रिय हो जाएगी। 2024 में जर्नल ऑफ बायोमटेरियल्स में प्रकाशित नैदानिक ​​अनुसंधान से पता चलता है कि ग्रेडिएंट छिद्र आकार संरचना (सतह पर 5μm और नीचे 200μm) वाले सिलिकॉन कार्बाइड स्कैफोल्ड में हड्डियों के साथ जुड़ने की दर पारंपरिक टाइटेनियम मिश्र धातु प्रत्यारोपण की तुलना में 2.3 गुना अधिक है।

छिद्रयुक्त सिलिकॉन कार्बाइड तैयार करने की प्रक्रिया अपने आप में एक रासायनिक जादू है। छिद्र निर्माण एजेंट विधि (आमतौर पर पॉलीमिथाइल मेथैक्रिलेट माइक्रोस्फीयर) या प्रतिक्रिया सिंटरिंग विधि के माध्यम से, सामग्री इंजीनियर इत्र बनाने वालों की तरह छिद्रों की विशेषताओं को सटीक रूप से नियंत्रित कर सकते हैं। दिलचस्प बात यह है कि संयुक्त राज्य अमेरिका की 3M कंपनी के नवीनतम पेटेंट से पता चलता है कि पुनर्चक्रित डायटोमाइट को प्राकृतिक टेम्पलेट के रूप में उपयोग करने से न केवल उत्पादन लागत में 18% की कमी आती है, बल्कि अप्रत्याशित रूप से मूंगे की हड्डियों के समान एक जैविक संरचना भी प्राप्त होती है। "कचरे को खजाने में बदलने" की यह तकनीक ताओवादी ज्ञान "अनुपयोगी में भी उपयोगिता" के साथ पूरी तरह से मेल खाती है।

आवेदन

• पर्यावरण संरक्षण के क्षेत्र में:डीजल वाहनों के पार्टिकुलेट फिल्टर (डीपीएफ) के मुख्य घटक के रूप में, यह पीएम2.5 के 99.7% कणों को अवशोषित कर सकता है।
•  ऊर्जा क्रांति:सॉलिड ऑक्साइड फ्यूल सेल (SOFC) के लिए इलेक्ट्रोड सपोर्ट से बिजली उत्पादन दक्षता 65% तक बढ़ जाती है।
•  जैवचिकित्सा:3डी-प्रिंटेड बोन स्केफोल्ड्स की छिद्र संरचना कोशिका वृद्धि को बढ़ावा देती है और नैदानिक ​​उपचार चक्र को 30% तक कम कर देती है।
•  सेमीकंडक्टर निर्माण:वेफर पॉलिशिंग पैड की जीवन अवधि तीन गुना बढ़ा दी गई है, और टीएसएमसी की 3एनएम प्रक्रिया को थोक में खरीद लिया गया है।