Үлгілер қашанкеуекті кремний карбиді керамикасызертханада алғаш рет байқалған, электронды микроскоппен көрсетілген ұя тәрізді құрылымдар миллион есе үлкейтілген ара ұясына ұқсайтын. Кеуектілігі 15-60% болатын бұл арнайы материал аэроғарыштық қозғалтқыштардың жану камераларынан біздің күнделікті өмірімізге тыныш қозғалады.
1600℃ температурадағы газ турбинасында кәдімгі материалдар балқытылған темірге айналған, бірақ кеуекті кремний карбиді таңғажайып тұрақтылықты сақтайды. Өткен жылы Қытай Ғылым академиясының Шанхай керамика институтына барған кезде бір зерттеуші қызықты тәжірибе көрсетті: кеуекті кремний карбиді парағын оттегі-ацетилен жалынына (шамамен 3000℃) қою кезінде артқы жағындағы термометр оның тек 72℃-қа өскенін көрсетті. β-SiC кристалды құрылымынан алынған бұл жылуға төзімділік оны ғарыш кемелерінің жылулық қорғаныс жүйесі үшін «көрінбейтін сауытқа» айналдырады. Одан да жақсысы, микрон өлшеміндегі тесіктер сансыз кішкентай мұржаларға ұқсайды, бұл қатты керамикамен салыстырғанда жылу өткізу тиімділігін 40-60%-ға төмендетеді.
Мүмкін, тіпті материалтанушылар да бастапқыда экстремалды орта үшін жасалған бұл керамика түрінің медицина саласында екінші рет серпіліс жасайтынын күтпеген шығар. 2024 жылы Journal of Biomaterials журналында жарияланған клиникалық зерттеулер градиенттік кеуек өлшемді құрылымдары бар (бетінде 5 мкм және түбінде 200 мкм) кремний карбидті каркастардың сүйек интеграциялану жылдамдығы дәстүрлі титан қорытпасы имплантаттарына қарағанда 2,3 есе жоғары екенін көрсетеді.
Кеуекті кремний карбидін дайындау процесінің өзі химиялық сиқыр. Тесікті түзетін агент әдісі (әдетте полиметилметакрилат микросфералары) немесе реакциялық күйдіру әдісі арқылы материал инженерлері парфюмерия сияқты кеуек сипаттамаларын дәл басқара алады. Қызығы, Америка Құрама Штаттарындағы 3M компаниясының соңғы патенті қайта өңделген диатомитті табиғи шаблон ретінде пайдалану өндіріс шығындарын 18%-ға азайтып қана қоймай, сонымен қатар күтпеген жерден маржан сүйектеріне ұқсас бионикалық құрылымға ие болатынын көрсетеді. Бұл «қалдықтарды қазынаға айналдыру» әдісі «пайдасыздың пайдалылығы» туралы даостық даналығына дәл сәйкес келеді.
Қолданба
- Қоршаған ортаны қорғау саласында:Дизельді көліктердің бөлшектер сүзгілерінің (DPF) негізгі материалы ретінде ол PM2.5-тің 99,7%-ын ұстай алады
- Энергетикалық төңкеріс:Қатты оксидті отын элементтеріне (ҚООЭ) арналған электрод тірегі электр энергиясын өндіру тиімділігін 65%-ға дейін арттырады
- Биомедициналық:3D басып шығарылған сүйек тіректерінің тесік құрылымы жасушалардың өсуіне ықпал етеді және клиникалық жазылу циклін 30%-ға қысқартады
- Жартылай өткізгіш өндірісі:Вафли жылтыратқыш жастықшаларының қызмет ету мерзімі үш есеге ұзартылды, ал TSMC компаниясының 3 нм процесі көптеп сатып алынды.
Жарияланған уақыты: 2025 жылғы 30 шілде