Keramik silikon karbida (SiC) wis suwe digunakake sacara wiyar ing macem-macem bidang manufaktur canggih amarga nduweni kekerasan sing dhuwur, kekuatan sing dhuwur, koefisien ekspansi termal sing cilik, konduktivitas termal sing dhuwur, stabilitas kimia sing apik, tahan kejut termal sing apik banget, lan tahan oksidasi. Saliyane karakteristik keramik silikon karbida sing kasebut ing ndhuwur, keramik silikon karbida berpori, kanthi struktur berpori mikroskopis sing unik, nduweni prospek aplikasi sing jembar ing bidang kayata metalurgi, teknik kimia, perlindungan lingkungan, lan energi, sing ngembangake ruang lingkup aplikasi keramik silikon karbida kanthi signifikan.
Sifat-sifat khusus sakakeramik silikon karbida berporiutamane entuk manfaat saka struktur keropos sing unik, sing kalebu porositas, ukuran lan distribusi pori, lan bentuk pori, lan liya-liyane. Mulane, perlu kanggo ngatur porositas, ukuran lan distribusi pori, uga bentuk pori liwat metode persiapan kanggo entuk struktur keropos sing dikarepake. Mulane, metode persiapane tansah dadi fokus riset wong. Artikel iki utamane ngulas kemajuan riset ing metode persiapan keramik silikon karbida keropos ing njero lan luar negeri ing taun-taun pungkasan.
1. Metode Fisik
Metode fisik nuduhake kasunyatan manawa rongga ing keramik silikon karbida berpori disebabake dening serangkaian fenomena fisik sajrone proses persiapan, tanpa kedadeyan reaksi kimia utawa generasi zat anyar. Mekanisme utama yaiku mbentuk struktur berpori kanthi ngandelake rongga sing ditinggalake dening kontraksi termal zat padat, penguapan fase cair, lan sublimasi langsung fase padat. Metode umum kalebu metode penumpukan partikel, metode pengeringan beku, metode sol-gel, lan liya-liyane. Teknologi pencetakan 3D sing muncul ing taun-taun pungkasan uga bisa digunakake kanggo nyetak lan nyiapake struktur berpori kanthi langsung.
1.1 Cara numpuk partikel
Metode sintering pengepakan partikel minangka cara paling gampang kanggo nyiyapake keramik silikon karbida berpori. Prinsip metode iki yaiku nggunakake kinerja sintering partikel keramik dhewe kanggo mbentuk gulu sintering antarane partikel SiC sing beda, saengga akumulasi partikel bisa mbentuk keramik berpori. Kanggo nyuda suhu sintering, jumlah pengikat tartamtu kanthi titik leleh sing luwih murah biasane ditambahake kanggo mbentuk sambungan antarane partikel SiC sing beda. Amarga kabeh pori ing metode sintering pengepakan partikel diowahi saka celah pengepakan antarane partikel SiC, porositas lan ukuran pori keramik berpori sing wis rampung bisa dikontrol kanthi ngganti ukuran bubuk, jinis lan jumlah tambahan pengikat, lan parameter sintering.
Persiapan keramik silikon karbida berpori kanthi metode penyusunan partikel ora mbutuhake tambahan agen pembentuk pori tambahan. Proses iki prasaja lan relatif gampang dikontrol. Nanging, porositas keramik berpori sing disiapake kanthi metode iki umume kurang. Wangun, ukuran pori, lan porositas pori-pori utamane ditemtokake dening wangun, ukuran partikel, lan distribusi partikel bahan mentah, uga tingkat sintering.
1.2 Metode Pangeringan Beku
Pangeringan beku iku sawijining cara sing nyampur agregat keramik kanthi banyu utawa pelarut organik kanthi rata kanthi anané jumlah dispersan utawa pengikat sing cocog kanggo mbentuk bubur. Banjur, bubur sing wis dicampur kanthi apik diwutahake menyang cetakan lan dibekukan kanthi cepet ing suhu sing endhek, saengga matriks fase cair bisa cepet dadi padatan. Sabanjure, fase padatan sing wis dipadhetke disublimasikake lan dicopot liwat perawatan pangurangan tekanan utawa pangeringan vakum. Cara kanggo entuk awak ijo kanthi struktur pori sing diatur kanthi arah sing ditinggalake ing njero bubur lan pungkasane disinter kanggo ngasilake keramik silikon karbida berpori.
1.3 Metode Pencetakan 3D
Metode pencetakan 3D kanggo nyiapake keramik silikon karbida berpori minangka jinis proses persiapan anyar sing wis dikembangake ing taun-taun pungkasan. Proses iki gumantung marang model data telung dimensi sing dirancang kanthi bantuan komputer. Liwat sirah cetak, pengikat disemprotake kanggo numpuk bubuk bahan mentah lapisan demi lapisan dadi struktur jaringan telung dimensi. Kombinasi pencetakan 3D lan proses sintering reaksi bisa entuk manufaktur tanpa cetakan lan pembentukan keramik sing bentuke kompleks kanthi ukuran net.
Metode pencetakan 3D kanggo nyiapake keramik silikon karbida berpori nduweni proses pembentukan sing prasaja, efisiensi persiapan lan pangolahan sing dhuwur, lan ora perlu cetakan. Iki ora mung bisa digunakake kanggo nyiyapake keramik silikon karbida berpori kanthi bentuk sing kompleks, mikrostruktur sing seragam lan konektivitas pori sing apik, nanging uga porositas lan ukuran pori keramik berpori bisa dikontrol lan diatur. Nanging, metode iki isih ana ing tahap riset eksplorasi saiki, lan parameter proses isih kudu dioptimalake luwih lanjut. Kajaba iku, metode iki angel nyiyapake keramik silikon karbida berpori kekuatan tinggi ing sak langkah. Iki mbutuhake bantuan proses liyane kanggo ngasilake produk sing dikarepake, sing mbutuhake biaya sing relatif dhuwur.
1.4 Busa
Metode pencetakan foaming kalebu nambahake gas utawa zat sing bisa ngasilake gas liwat proses sabanjure menyang awak ijo utawa prekursor keramik, banjur disinter kanggo entuk keramik silikon karbida berpori. Ora kaya metode persiapan liyane, metode foaming minangka proses sing efektif kanggo nyiyapake keramik sel tertutup.
2. Metode Kimia
Metode kimia nuduhake kasunyatan manawa struktur keropos ing keramik silikon karbida keropos dibentuk dening dekomposisi utawa reaksi uyah anorganik utawa zat organik sing ditambahake, ninggalake kekosongan ing posisi asline. Metode kimia umum kanggo nyiyapake keramik silikon karbida keropos kalebu metode tambahan agen pembentuk pori, metode impregnasi busa organik, lan metode cithakan biologis, lan liya-liyane.
2.1 Impregnasi Busa Organik
Cara impregnasi busa organik kalebu nggunakake busa organik minangka cithakan, nglapisi bubur keramik sing wis disiapake kanthi rata ing cithakan utawa nyemplungake cithakan ing bubur kanggo ngetokake udara, supaya bubur nempel kanthi rata ing cithakan busa organik. Banjur, liwat pangatusan lan sintering suhu dhuwur, cithakan organik dicopot, saengga dadi keramik keropos.
Kekurangane sing paling signifikan saka metode iki yaiku ora bisa ngasilake produk porositas tertutup berpori cilik. Bentuke diwatesi lan kinerja preform banget kena pengaruh bahan mentah. Kapadhetan lan kekuatan bahan keramik berpori sing wis disiapake uga angel dikontrol.
2.2 Cara Nambahake Agen Pembentuk Pori
Persiapan keramik silikon karbida berpori kanthi nambahake agen pembentuk pori kalebu nambahake agen pembentuk pori menyang bubuk silikon karbida utawa prekursor, banjur mbusak agen pembentuk pori liwat proses sabanjure. Akibate, posisi sing asline dikuwasani dening agen pembentuk pori mbentuk pori, banjur pemanasan lan sintering ditindakake kanggo mbentuk keramik berpori. Mulane, ngganti jinis lan dosis agen pembentuk pori bisa kanthi gampang ngontrol porositas, morfologi pori, ukuran pori lan distribusi keramik berpori sing wis rampung. Jinis agen pembentuk pori akeh banget, kalebu polimer organik alami utawa sintetis, cairan, uyah, keramik utawa bubuk liyane, lan liya-liyane. Proses penghapusan agen pembentuk pori sing beda-beda beda-beda. Agen pembentuk pori polimer organik biasane diilangi kanthi pemanasan lan dekomposisi, agen pembentuk pori cair bisa diilangi liwat kristalisasi lan sublimasi, uyah bisa diilangi kanthi filtrasi banyu, lan bubuk keramik bisa diilangi kanthi filtrasi larutan sing cocog.
2.3 Metode Cithakan Biologis
Struktur pori mikroskopis ing biomaterial beda banget karo bahan sintetis. Amarga strukture sing unik, persiapan bahan keramik berpori kanthi struktur sing padha nggunakake organisme minangka cithakan wis entuk perhatian sing akeh [10]. Metode cithakan biologis lan metode impregnasi busa organik duwe kamiripan. Metode impregnasi busa organik nggunakake spons buatan minangka cithakan, dene metode cithakan biologis nggunakake organisme alami minangka cithakan.
Metode cithakan biologis kanggo nyiyapake keramik silikon karbida berpori nduweni kaluwihan proses sing prasaja lan biaya sing murah. Bisa ngasilake keramik kanthi bentuk sing kompleks lan bisa niru struktur bahan biologis alami kanthi maksimal. Nanging, cithakan biologis rentan retak sajrone proses karbonisasi suhu dhuwur, sing nduweni pengaruh sing signifikan marang sifat mekanik keramik silikon karbida berpori. Kajaba iku, struktur pori keramik silikon karbida berpori sing disiapake utamane gumantung marang mikrostruktur cithakan biologis kasebut dhewe, lan kemampuan desaine kurang apik. Kajaba iku, metode iki uga nduweni sawetara kekurangan, kayata efisiensi konversi SiC sing relatif rendah, lapisan reaksi SiC sing gampang dicopot, lan siklus persiapan sing dawa.
Wektu kiriman: 22 Juli 2025