Ի՞նչ է ծակոտկեն սիլիցիումի կարբիդային կերամիկան

Երբ նմուշներըծակոտկեն սիլիցիումի կարբիդային կերամիկաԱռաջին անգամ լաբորատորիայում տեսնվելուց հետո, էլեկտրոնային մանրադիտակի տակ ներկայացված մեղրամոմանման կառուցվածքները ճիշտ նման էին միլիոն անգամ մեծացված մեղվի փեթակի։ Այս հատուկ նյութը՝ 15-60% ծակոտկենությամբ, աննկատելիորեն տեղափոխվում է ավիատիեզերական շարժիչների այրման խցիկներից դեպի մեր առօրյա կյանք։

1600℃ ջերմաստիճանում գազային տուրբինում սովորական նյութերը վաղուց վերածվել են հալված երկաթի, բայց ծակոտկեն սիլիցիումի կարբիդը պահպանում է զարմանալի կայունություն: Անցյալ տարի, Չինաստանի գիտությունների ակադեմիայի Շանհայի կերամիկայի ինստիտուտ այցելելիս, մի ​​հետազոտող ցուցադրեց մի հետաքրքիր փորձ. ծակոտկեն սիլիցիումի կարբիդի թերթիկը թթվածնի-ացետիլենային բոցի մեջ դնելով (մոտ 3000℃), հետևի կողմի ջերմաչափը ցույց տվեց, որ այն բարձրացել է ընդամենը 72℃-ով: β-SiC բյուրեղային կառուցվածքից ստացված այս ջերմակայունությունը այն դարձնում է «անտեսանելի զրահ» տիեզերանավի ջերմային պաշտպանության համակարգի համար: Ավելի լավ է, որ այդ միկրոնի չափի ծակոտիները նման են անթիվ փոքրիկ ծխնելույզների, որոնք ջերմահաղորդականության արդյունավետությունը նվազեցնում են 40-60%-ով՝ համեմատած պինդ կերամիկայի հետ:

Հնարավոր է՝ նույնիսկ նյութագիտության գիտնականները չէին սպասում, որ այս տեսակի կերամիկան, որն սկզբնապես մշակվել էր ծայրահեղ միջավայրերի համար, երկրորդ գարունը կապրի բժշկական ոլորտում: 2024 թվականին «Կենսանյութերի ամսագրում» հրապարակված կլինիկական հետազոտությունը ցույց է տալիս, որ սիլիցիումի կարբիդային կառուցվածքները՝ գրադիենտային ծակոտիների չափի կառուցվածքներով (մակերեսին 5 մկմ և ներքևում 200 մկմ) ունեն ոսկրային ինտեգրման 2.3 անգամ ավելի բարձր մակարդակ, քան ավանդական տիտանի համաձուլվածքից պատրաստված իմպլանտները:

Ծակոտկեն սիլիցիումի կարբիդի պատրաստման գործընթացն ինքնին քիմիական կախարդանք է: Ծակոտիներ առաջացնող նյութի մեթոդի (սովորաբար պոլիմեթիլ մետակրիլատ միկրոսֆերներ) կամ ռեակցիայի սինտերացման մեթոդի միջոցով նյութական ինժեներները կարող են ճշգրիտ վերահսկել ծակոտիների բնութագրերը, ինչպես օծանելիքագործները: Հետաքրքիր է, որ ԱՄՆ-ում 3M ընկերության վերջին արտոնագիրը ցույց է տալիս, որ վերամշակված դիատոմիտի օգտագործումը որպես բնական ձևանմուշ ոչ միայն 18%-ով կրճատում է արտադրական ծախսերը, այլև անսպասելիորեն ձեռք է բերում մարջանային ոսկորներին նման բիոնային կառուցվածք: «Թափոնները գանձի վերածելու» այս տեխնիկան ճշգրտորեն համապատասխանում է «անօգուտի օգտակարության» դաոսական իմաստությանը:

Դիմում

• Շրջակա միջավայրի պաշտպանության ոլորտում՝Որպես դիզելային մեքենաների մասնիկային ֆիլտրերի (DPF) հիմնական նյութ, այն կարող է որսալ PM2.5-ի 99.7%-ը։
•  Էներգետիկ հեղափոխություն.Պինդ օքսիդային վառելիքային բջիջների (SOFC) էլեկտրոդային հենարանը բարձրացնում է էներգիայի արտադրության արդյունավետությունը մինչև 65%։
•  Կենսաբժշկական:3D տպիչով տպագրված ոսկրային կառուցվածքների ծակոտիների կառուցվածքը խթանում է բջիջների աճը և 30%-ով կրճատում կլինիկական բուժման ցիկլը։
•  Կիսահաղորդիչների արտադրություն.Վաֆլիի հղկող բարձիկների կյանքի տևողությունը երկարացվել է երեք անգամ, իսկ TSMC-ի 3 նմ պրոցեսը գնվել է մեծածախ։