Kada uzorciporozna silicij-karbidna keramikaprvi put viđene u laboratoriju, strukture nalik saću prikazane pod elektronskim mikroskopom izgledale su točno kao košnica uvećana milijun puta. Ovaj poseban materijal s poroznošću od 15-60% tiho se seli iz komora za izgaranje zrakoplovnih motora u naš svakodnevni život.
U plinskoj turbini na 1600 ℃, obični materijali su se odavno pretvorili u rastaljeno željezo, ali porozni silicijev karbid održava zapanjujuću stabilnost. Prošle godine, prilikom posjeta Šangajskom institutu za keramiku Kineske akademije znanosti, istraživač je demonstrirao zanimljiv eksperiment: stavljanjem poroznog silicijevog karbidnog lima u plamen kisika i acetilena (oko 3000 ℃), termometar na stražnjoj strani pokazao je da se porastao samo za 72 ℃. Ova otpornost na toplinu, izvedena iz kristalne strukture β-SiC, čini ga "nevidljivim oklopom" za sustav toplinske zaštite svemirskih letjelica. Još bolje, te pore mikronske veličine su poput bezbrojnih sićušnih dimnjaka, smanjujući učinkovitost provođenja topline za 40-60% u usporedbi s čvrstom keramikom.
Možda čak ni znanstvenici za materijale nisu očekivali da će ova vrsta keramike, izvorno razvijena za ekstremne uvjete, doživjeti drugi proljetni proljetni uspon u medicinskom području. Klinička istraživanja objavljena u časopisu Journal of Biomaterials 2024. godine pokazuju da silicijev-karbidni skeleti s gradijentnim strukturama veličine pora (5 μm na površini i 200 μm na dnu) imaju 2,3 puta veću stopu integracije s kosti od tradicionalnih implantata od legure titana.
Sam proces pripreme poroznog silicijevog karbida je kemijska magija. Pomoću metode s agensom za stvaranje pora (obično polimetil metakrilatne mikrosfere) ili metodom reakcijskog sinteriranja, inženjeri materijala mogu precizno kontrolirati karakteristike pora poput parfimera. Zanimljivo je da najnoviji patent tvrtke 3M u Sjedinjenim Državama pokazuje da korištenje recikliranog dijatomita kao prirodnog predloška ne samo da smanjuje troškove proizvodnje za 18%, već i neočekivano dobiva bioničku strukturu sličnu koraljnim kostima. Ova tehnika „pretvaranja otpada u blago“ precizno se poklapa s taoističkom mudrošću o „korisnosti beskorisnog“.
Primjena
- U području zaštite okoliša:Kao osnovni materijal filtera čestica dizelskih vozila (DPF), može uhvatiti 99,7% PM2.5
- Energetska revolucija:Podrška elektrodama za gorivne ćelije s krutim oksidom (SOFC) povećava učinkovitost proizvodnje energije na 65%
- Biomedicinski:Struktura pora 3D printanih koštanih skeleta potiče rast stanica i skraćuje ciklus kliničkog ozdravljenja za 30%
- Proizvodnja poluvodiča:Vijek trajanja polirajućih pločica produžen je za tri puta, a TSMC-ov 3nm proces kupljen je u velikim količinama.
Vrijeme objave: 30. srpnja 2025.