Seramîkên karbîda silîkonê (SiC) ji ber hişkbûna wan a bilind, hêza wan a bilind, katsayiya wan a piçûk a berfirehbûna germî, rêberiya germî ya bilind, aramiya kîmyewî ya baş, berxwedana wan a li hember şoka germî ya hêja û berxwedana wan a li hember oksîdasyonê demek dirêj e ku bi berfirehî di gelek warên hilberînê yên pêşkeftî de têne bikar anîn. Ji bilî taybetmendiyên jorîn ên seramîkên karbîda silîkonê, seramîkên karbîda silîkonê yên poroz, bi avahiya xwe ya mîkroskopîk a poroz a bêhempa, xwedî perspektîfên serîlêdanê yên berfireh in di warên wekî metalurjî, endezyariya kîmyewî, parastina jîngehê û enerjiyê de, ku qada serîlêdanê ya seramîkên karbîda silîkonê pir berfireh dike.
Taybetmendiyên taybet ênseramîka karbîda silîkonê ya porozbi giranî ji avahiya xwe ya poroz a bêhempa sûd werdigirin, ku tê de porozîtî, mezinahiya poran û belavbûna wan, û şeklê poran, û hwd. hene. Ji ber vê yekê, ji bo bidestxistina avahiya poroz a xwestî, pêdivî ye ku porozîtî, mezinahiya poran û belavbûna wan, û her weha şeklê poran bi rêya rêbaza amadekirinê werin rêkxistin. Ji ber vê yekê, rêbaza amadekirina wê her gav di navenda lêkolînên mirovan de bûye. Ev gotar bi giranî pêşketinên lêkolînê yên di rêbazên amadekirina seramîkên karbîda silîkonê yên poroz de li welêt û li derveyî welêt di salên dawî de dinirxîne.
1. Rêbaza Fizîkî
Rêbaza fîzîkî behsa wê rastiyê dike ku valahiyan di seramîkên karbîda silîkonê yên poroz de ji ber rêze diyardeyên fîzîkî di dema pêvajoya amadekirinê de çêdibin, bêyî ku reaksiyonên kîmyewî çêbibin an jî madeyên nû çêbibin. Mekanîzma sereke ew e ku bi xwe ve girêbide valahiyan ku ji ber girjbûna germî ya madeyên hişk, buharbûna qonaxa şil û sublîmasyona rasterast a qonaxa hişk dimînin, avahiyek poroz çêbike. Rêbazên hevpar rêbaza komkirina perçeyan, rêbaza zuwakirina cemidî, rêbaza sol-jel û hwd. Teknolojiya çapkirina 3D ku di salên dawî de derketiye holê jî dikare ji bo çapkirin û amadekirina rasterast a avahiyên poroz were bikar anîn.
1.1 Rêbaza komkirina perçeyan
Rêbaza sinterkirina pakkirina perçeyan rêya herî hêsan e ji bo amadekirina seramîkên karbîda silîkonê yên poroz. Prensîba vê rêbazê ew e ku performansa sinterkirinê ya perçeyên seramîk bi xwe bikar bîne da ku stûyên sinterkirinê di navbera perçeyên SiC yên cûda de çêbike, bi vî rengî kombûna perçeyan dihêle ku seramîkên poroz çêbike. Ji bo kêmkirina germahiya sinterkirinê, bi gelemperî mîqdarek diyarkirî ya girêdanê bi xala helandinê ya nizmtir tê zêdekirin da ku girêdanek di navbera perçeyên SiC yên cûda de çêbike. Ji ber ku hemî porên di rêbaza sinterkirina pakkirina perçeyan de ji valahiyên pakkirinê yên di navbera perçeyên SiC de têne veguheztin, porozîte û mezinahiya porên seramîkên poroz ên qedandî dikare bi guhertina mezinahiya toz, celeb û mîqdara lêzêdekirinê ya girêdanê, û parametreyên sinterkirinê were kontrol kirin.
Amadekirina seramîkên silîkon karbîdê yên poroz bi rêbaza komkirina perçeyan hewcedariya zêdekirina ajanên zêde yên çêkirina poran nake. Pêvajo hêsan e û kontrolkirina wê nisbeten hêsan e. Lêbelê, porozîteya seramîkên poroz ên bi vê rêbazê hatine amadekirin bi gelemperî kêm e. Şikl, mezinahiya poran û porozîteya poran bi giranî ji hêla şikl, mezinahiya perçeyan û belavbûna perçeyên madeya xav, û her weha asta sinterkirinê ve têne destnîşankirin.
1.2 Rêbaza zuwakirina cemidî
Hişkkirina bi cemidandinê rêbazek e ku tê de tevlihevkirina yekreng a agregatên seramîk bi av an çareserkerên organîk re di hebûna mîqdarek guncaw a belavker an girêdanan de ji bo çêkirina şilekek tê kirin. Dûv re, şileka baş-tevlihevkirî tê rijandin nav qalibekê û bi lez di germahiyên nizm de tê cemidandin, ku dihêle matrîksa qonaxa şil zû hişk bibe û bibe hişk. Piştre, qonaxa hişk a hişkkirî tê sublimasyon kirin û bi rêya kêmkirina zextê an dermankirina zuwakirina valahiyê tê rakirin. Rêbaza bidestxistina laşek kesk bi avahiyên porê yên bi rêkûpêk hatine rêzkirin ku di hundurê şilekê de dimînin û di dawiyê de sinterkirina wê ji bo hilberandina seramîkên karbîda silîkonê yên poroz.
1.3 Rêbaza Çapkirina 3D
Rêbaza çapkirina 3D ji bo amadekirina seramîkên silîkon karbîd ên poroz cureyek nû ya pêvajoya amadekirinê ye ku di salên dawî de pêşketiye. Ev pêvajo xwe dispêre modelek daneya sê-alî ku bi alîkariya komputerê hatiye sêwirandin. Bi rêya serê çapkirinê, pêvek tê rijandin da ku toza madeya xav tebeqe bi tebeqe di nav avahiyek torê ya sê-alî de were rêzkirin. Têkeliya çapkirina 3D û pêvajoyên sinterkirina reaksiyonê dikare çêkirina bê qalib û avakirina seramîkên bi şiklên tevlihev ên nêzîkî mezinahiya torê bi dest bixe.
Rêbaza çapkirina 3D ji bo amadekirina seramîkên silicon karbîd ên poroz xwedî pêvajoyek şekildanê ya hêsan, amadekarî û karîgeriya pêvajoyê ya bilind, û ne hewceyî qaliban e. Ew ne tenê dikare ji bo amadekirina seramîkên silicon karbîd ên poroz bi şeklên tevlihev, mîkroavahiyên yekreng û girêdana poran a baş were bikar anîn, lê di heman demê de porozîte û mezinahiya porên seramîkên poroz jî kontrolkirî û verastkirî ne. Lêbelê, ev rêbaz niha hîn jî di qonaxa lêkolînê ya lêgerînê de ye, û parametreyên pêvajoyê hîn jî hewce ne ku bêtir werin çêtir kirin. Wekî din, ev rêbaz dijwar e ku seramîkên silicon karbîd ên poroz ên bi hêza bilind di yek gavê de amade bike. Ew ji bo hilberandina hilberên xwestî alîkariya pêvajoyên din hewce dike, ku lêçûnên nisbeten bilind çêdike.
1.4 Kefkirin
Rêbaza qalibkirina kefkirinê tê de zêdekirina gaz an madeyên ku dikarin bi pêvajoya paşê gazê çêbikin li laşê kesk ê seramîk an pêşengê wê, û dûv re sinterkirina wê ji bo bidestxistina seramîkên karbîda silîkonê yên poroz heye. Berevajî rêbazên din ên amadekirinê, rêbaza kefkirinê pêvajoyek bi bandor e ji bo amadekirina seramîkên şaneyên girtî.
2. Rêbaza Kîmyewî
Rêbaza kîmyewî behsa wê rastiyê dike ku avahiya poroz di seramîkên silicon karbîd ên poroz de bi hilweşîn an reaksiyona xwêyên neorganîk an madeyên organîk ên lêzêdekirî çêdibe, û di cihên eslî de valahî dihêle. Rêbazên kîmyewî yên hevpar ji bo amadekirina seramîkên silicon karbîd ên poroz rêbaza lêzêdekirina ajana çêkirina poran, rêbaza impregnasyona kefê organîk, û rêbaza şablona biyolojîk, û hwd. vedihewîne.
2.1 Împregnasyona Kefa Organîk
Rêbaza impregnasyona kefê organîk bikaranîna kefê organîk wekî şablon, pêçandina şileya seramîk a amadekirî bi awayekî wekhev li ser şablonê an jî danîna şablonê di şileyê de da ku hewa were derxistin, û piştrastkirina ku şiley bi awayekî wekhev li şablona kefê organîk ve zeliqiye. Dû re, bi rêya zuwakirin û sinterkirina germahiya bilind, şablona organîk tê rakirin, bi vî awayî seramîkên poroz têne bidestxistin.
Dezawantaja herî girîng a vê rêbazê ew e ku ew nikare berhemên porozî yên girtî yên bi porên piçûk hilberîne. Şikl bi sînor e û performansa pêşformê ji hêla madeyên xav ve pir bandor dibe. Her weha kontrolkirina tîrbûn û hêza materyalên seramîk ên poroz ên amadekirî jî dijwar e.
2.2 Rêbaza Zêdekirina Ajanên Çêkerê Poran
Amadekirina seramîkên karbîda silîkonê yên poroz bi zêdekirina ajanên çêkerê poroz, zêdekirina ajanên çêkerê porozê li toza karbîda silîkonê an pêşmadeyan, û dûv re rakirina ajanên çêkerê porozê bi pêvajoyên paşîn vedihewîne. Di encamê de, cihên ku di destpêkê de ji hêla ajanên çêkerê porozê ve hatine dagirkirin porozê çêdikin, û dûv re germkirin û sinterkirin têne kirin da ku seramîkên poroz çêbibin. Ji ber vê yekê, guhertina celeb û dozaja ajanên çêkerê porozê dikare bi hêsanî porozîte, morfolojiya porozê, mezinahiya porozê û belavbûna seramîkên porozê yên qedandî kontrol bike. Cureyên ajanên çêkerê porozê pir berfireh in, di nav de polîmerên organîk ên xwezayî an sentetîk, şilek, xwê, seramîk an tozên din, û hwd. Pêvajoyên rakirina ajanên çêkerê porozê yên cûda diguherin. Ajanên çêkerê porozê yên polîmer ên organîk bi gelemperî bi germkirin û hilweşandinê têne rakirin, ajanên çêkerê porozê yên şile dikarin bi krîstalîzasyon û sublîmasyonê werin rakirin, xwê dikarin bi parzûna avê werin rakirin, û tozên seramîk dikarin bi parzûna çareseriya guncaw werin rakirin.
2.3 Rêbaza Şablona Biyolojîk
Avahiya porên mîkroskopîk di bîomateryalan de ji ya di materyalên sentetîk de pir cuda ye. Ji ber avahiya xwe ya bêhempa, amadekirina materyalên seramîk ên poroz ên bi avahiyên wekhev bi karanîna organîzmayan wekî şablon bala berfireh kişandiye [10]. Rêbaza şablona biyolojîk û rêbaza impregnasyona kefê organîk dişibin hev. Rêbaza impregnasyona kefê organîk sifincê çêkirî wekî şablon bikar tîne, lê rêbaza şablona biyolojîk organîzmayên xwezayî wekî şablon bikar tîne.
Rêbaza şablona biyolojîk ji bo amadekirina seramîkên silicon karbîd ên poroz xwedî avantajên pêvajoya hêsan û lêçûna kêm e. Ew dikare seramîkên bi şeklên tevlihev hilberîne û dikare avahiya materyalên biyolojîk ên xwezayî heya radeya herî mezin dubare bike. Lêbelê, şablona biyolojîk di dema pêvajoya karbonîzasyona germahiya bilind de meyla şikestinê heye, ku bandorek girîng li ser taybetmendiyên mekanîkî yên seramîkên silicon karbîd ên poroz dike. Wekî din, avahiya porê ya seramîkên silicon karbîd ên poroz ên amadekirî bi giranî bi mîkroavahîya şablona biyolojîk bi xwe ve girêdayî ye, û sêwirana wê nebaş e. Wekî din, ev rêbaz hin dezavantajên xwe jî hene, wekî bandora veguherîna nisbeten kêm a SiC, rijandina hêsan a qata reaksiyonê ya SiC, û çerxek amadekariyê ya dirêj.
Dema şandinê: 22ê Tîrmehê-2025