Ceramicae carburi silicii (SiC) diu late in variis campis fabricationis provectis adhibitae sunt propter duritiem magnam, firmitatem magnam, coefficientem expansionis thermalis parvum, conductivitatem thermalem magnam, stabilitatem chemicam bonam, resistentiam ictuum thermalium excellentem et resistentiam oxidationis excellentem. Praeter proprietates supra memoratas ceramicae carburi silicii, ceramica carburi silicii porosa, structura sua microscopica porosa singulari, amplas applicationis prospectus in campis ut metallurgia, machinatio chemica, protectio environmentalis et energia habent, ambitum applicationis ceramicae carburi silicii magnopere amplificantes.
Proprietates specialesceramica porosa carburi siliciipraecipue utilitatem ex singulari structura porosa capiunt, quae porositatem, magnitudinem et distributionem pororum, et formam pororum, etc. complectitur. Ideo necesse est porositatem, magnitudinem et distributionem pororum, necnon formam pororum per modum praeparationis moderari, ut structura porosa desiderata obtineatur. Ideoque modus praeparationis semper in centro investigationis hominum fuit. Hic articulus praecipue progressum investigationis in modis praeparationis ceramicarum porosarum silicii carburi domi et peregre annis proximis recenset.
1. Methodus Physica
Methodus physica ad id refertur quod inanitates in ceramicis porosis silicii carburi a serie phaenomenorum physicorum durante processu praeparationis causantur, sine ulla reactione chemica aut generatione novarum substantiarum. Mechanismus principalis est structuram porosam formare, fretus inanibus relictis a contractione thermali substantiarum solidarum, evaporatione phasis liquidae, et sublimatione directa phasis solidae. Methodi communes includunt methodum accumulationis particularum, methodum congelationis-siccationis, methodum sol-gel, et cetera. Technologia impressionis tridimensionalis quae annis proximis orta est etiam ad structuras porosas directe imprimendas et praeparandas adhiberi potest.
1.1 Methodus particularum accumulationis
Methodus sinterizationis per compactionem particularum est via simplicissima ad ceramicas porosas e carburo silicii praeparandas. Principium huius methodi est ut ipsae particularum ceramicarum facultates sinterizationis adhibeantur ad colla sinterizationis inter diversas particulas SiC formanda, ita ut accumulatio particularum ad ceramicas porosas formandas perveniat. Ad temperaturam sinterizationis minuendam, certa quantitas glutinis cum inferiore puncto liquefactionis plerumque additur ad nexum inter diversas particulas SiC formandum. Cum omnes pori in methodo sinterizationis per compactionem particularum ex hiatibus compactionis inter particulas SiC transformentur, porositas et magnitudo pororum ceramicarum porosarum perfectarum regi possunt mutando magnitudinem pulveris, genus et quantitatem additam glutinis, et parametros sinterizationis.
Praeparatio ceramicarum porosarum silicii carburi per methodum accumulationis particularum additionem agentium poros formantium non requirit. Processus simplex est et relative facile moderatur. Attamen porositas ceramicarum porosarum hac methodo praeparatarum plerumque humilis est. Forma, magnitudo pororum et porositas pororum praecipue a forma, magnitudine particularum et distributione particularum materiae rudis, necnon gradu sinterizationis, determinantur.
1.2 Methodus lyophilizationis
Exsiccatio per liofilisationem est methodus quae uniformiter aggregata ceramica cum aqua vel solventibus organicis, praesentia quantitatis idoneae dispersorum vel ligaminum, miscet ad mixturam liquidam formandam. Deinde, mixtura bene mixta in formam infunditur et celeriter ad temperaturas humiles congelatur, quo matrix phasis liquidae celeriter in solidum solidificari potest. Deinde, phasis solidificata sublimatur et per pressionem reducendam vel exsiccationem in vacuo removetur. Methodus corpus viride cum structuris porosis directionaliter dispositis intra mixturam relictis obtinendi et denique illud sinterizandi ad ceramicas porosas e carburo silicii producendas.
1.3 Methodus Impressionis Tridimensionalis
Methodus impressionis tridimensionalis ad ceramicas porosas e carburo silicii praeparandas novum genus processus praeparationis est quod annis proximis evolutum est. Hic processus innititur exemplo datorum tridimensionali, auxilio computatrali designato. Per caput impressionis, glutinum aspergitur ut pulveris materiae rudis stratis post stratum in structuram reticulatam tridimensionalem accumuletur. Coniunctio impressionis tridimensionalis et processuum sinterizationis reactionis fabricationem sine forma et formationem fere magnitudinis reticulatae ceramicarum formae complexae perficere potest.
Methodus impressionis tridimensionalis ad ceramicas porosas silicii carburi praeparandas simplicem processum formationis, magnam efficaciam praeparationis et processus, nec ullam necessitatem formarum praebet. Non solum ad ceramicas porosas silicii carburi formis complexis, microstructuris uniformibus, et bona connectivitate pororum praeparandas adhiberi potest, sed etiam porositas et magnitudo pororum ceramicarum porosarum moderari et adaptari possunt. Attamen haec methodus adhuc in stadio investigationis exploratoriae est, et parametri processus adhuc ulterius optimizandi sunt. Praeterea, haec methodus difficile est ceramicas silicii carburi porosas altae firmitatis uno gradu praeparare. Auxilio aliorum processuum indiget ad producta desiderata producenda, quod sumptus relative altos affert.
1.4 Spumatio
Methodus spumandi formationem implicat gas vel substantias quae per subsequentem processum gas generare possunt corpori ceramico viridi vel praecursori addi, deinde illud sinterizando ut ceramica porosa silicii carburi obtineatur. Dissimilis aliis methodis praeparationis, methodus spumandi est processus efficax ad ceramicas cellulis clausis praeparandas.
2. Methodus Chemica
Methodus chemica ad id refertur, quod structura porosa in ceramicis porosis carburi silicii per decompositionem vel reactionem salium inorganicorum vel substantiarum organicarum additarum formatur, relinquens vacuitates in locis originalibus. Methodi chemicae communes ad ceramicas porosas carburi silicii parandas includunt methodum additionis agentis poros formantis, methodum impregnationis spumae organicae, et methodum matricis biologicae, et cetera.
2.1 Impregnatio Spumae Organicae
Methodus impregnationis spumae organicae ut exemplar adhibetur, vel mixtura ceramica praeparata aequaliter in exemplari applicatur, vel exemplar in mixturam immergitur ad aerem expellendum, ita ut mixtura aequaliter exemplari spumae organicae adhaereat. Deinde, per exsiccationem et frixationem altae temperaturae, exemplar organicum removetur, ita ceramica porosa obtinetur.
Gravissimum huius methodi vitium est quod non potest producere res porositate clausa parvis poris. Forma restricta est et effectus praeformae magnopere afficitur a materiis crudis. Densitas et robur materiarum ceramicarum porosarum praeparatarum etiam difficile est moderari.
2.2 Methodus Addendi Agentia Poros Formantia
Praeparatio ceramicarum porosarum e carburo silicii per additionem agentium poros formantium complectitur additionem agentium poros formantium pulveri carburi silicii vel praecursoribus, deinde remotionem agentium poros formantium per processus subsequentes. Propterea, loca ab agentibus poros formantibus initio occupata poros formant, deinde calefactio et sinterizatio perficiuntur ad ceramicam porosam formandam. Ergo, mutatio generis et dosis agentium poros formantium commode porositatem, morphologiam pororum, magnitudinem pororum et distributionem ceramicae porosae perfectae moderari potest. Genera agentium poros formantium valde lata sunt, inter quae polymera naturalia vel synthetica organica, liquida, sales, ceramica vel alia pulvera, et cetera. Processus remotionis diversorum agentium poros formantium variant. Agentia poros formantia polymerica organica plerumque removentur calefactione et decompositione, agentia poros formantia liquida per crystallizationem et sublimationem removeri possunt, sales per filtrationem aquae removeri possunt, et pulveres ceramici per filtrationem solutionis aptam removeri possunt.
2.3 Methodus Formulae Biologicae
Structura pororum microscopicorum in biomateriis ab ea in materiis syntheticis insigniter differt. Ob structuram suam singularem, praeparatio materiarum ceramicarum porosarum cum structuris similibus organismis ut exemplaribus utens late attentionem attraxit [10]. Methodus exemplaris biologici et methodus impregnationis spumae organicae similitudines participant. Methodus impregnationis spumae organicae spongiam artificialem ut exemplar utitur, dum methodus exemplaris biologici organismis naturalibus ut exemplar utitur.
Methodus formae biologicae ad ceramicas porosas e carburo silicii praeparandas commoda simplicitatis processus et pretii humilis habet. Ceramicas formis complexis producere potest et structuram materiarum biologicarum naturalium quam maxime replicare. Attamen forma biologica per processum carbonisationis altae temperaturae fissuris obnoxia est, quod proprietates mechanicas ceramicarum porosarum e carburo silicii afficit. Praeterea, structura pororum ceramicarum porosarum e carburo silicii praeparatarum maxime a microstructura formae biologicae ipsa pendet, et eius designabilitas mala est. Accedit quod haec methodus etiam nonnulla incommoda habet, ut efficientiam conversionis SiC relative humilem, facilem depositionem strati reactionis SiC, et longum cyclum praeparationis.
Tempus publicationis: XXII Iulii, MMXXXV