Kai mėginiaiporėtos silicio karbido keramikosPirmą kartą laboratorijoje pastebėtos korio formos struktūros, pro elektroninį mikroskopą matomos, atrodė lygiai taip pat, kaip milijoną kartų padidintas bičių avilys. Ši ypatinga medžiaga, kurios poringumas siekia 15–60 %, tyliai keliasi iš kosmoso variklių degimo kamerų į mūsų kasdienį gyvenimą.
Dujų turbinoje, kurios temperatūra siekia 1600 ℃, įprastos medžiagos jau seniai virsta išlydyta geležimi, tačiau porėtas silicio karbidas išlaiko stulbinantį stabilumą. Praėjusiais metais, lankydamasis Kinijos mokslų akademijos Šanchajaus keramikos institute, tyrėjas pademonstravo įdomų eksperimentą: įdėjęs porėtą silicio karbido lakštą į deguonies ir acetileno liepsną (apie 3000 ℃), termometras gale parodė, kad jis pakilo tik 72 ℃. Šis karščio atsparumas, atsirandantis dėl β-SiC kristalinės struktūros, paverčia jį „nematomu šarvų“ erdvėlaivių šiluminės apsaugos sistemai. Dar geriau, tos mikrono dydžio poros yra tarsi nesuskaičiuojama daugybė mažyčių kaminų, kurie sumažina šilumos laidumo efektyvumą 40–60 %, palyginti su kieta keramika.
Galbūt net medžiagų mokslininkai nesitikėjo, kad šio tipo keramika, iš pradžių sukurta ekstremalioms aplinkoms, medicinos srityje sulauks antrojo pavasario. 2024 m. žurnale „Biomaterials“ paskelbti klinikiniai tyrimai rodo, kad silicio karbido karkasai su gradientinėmis porų dydžio struktūromis (5 μm paviršiuje ir 200 μm apačioje) pasižymi 2,3 karto didesniu kaulinės integracijos greičiu nei tradiciniai titano lydinio implantai.
Pats akyto silicio karbido gamybos procesas yra cheminė magija. Naudodami poras formuojančių medžiagų metodą (dažniausiai polimetilmetakrilato mikrosferas) arba reakcinio sukepinimo metodą, medžiagų inžinieriai gali tiksliai kontroliuoti porų savybes, kaip ir parfumeriai. Įdomu tai, kad naujausias „3M Company“ patentas Jungtinėse Valstijose rodo, kad perdirbto diatomito naudojimas kaip natūralaus šablono ne tik sumažina gamybos sąnaudas 18 %, bet ir netikėtai įgauna bioninę struktūrą, panašią į koralų kaulus. Ši „atliekų pavertimo lobiu“ technika tiksliai atitinka daoizmo išmintį apie „nenaudingų dalykų naudingumą“.
Paraiška
- Aplinkos apsaugos srityje:Kaip pagrindinė dyzelinių transporto priemonių kietųjų dalelių filtrų (DPF) medžiaga, ji gali surinkti 99,7 % PM2,5.
- Energijos revoliucija:Kietojo oksido kuro elementų (SOFC) elektrodų atrama padidina energijos gamybos efektyvumą iki 65 %
- Biomedicina:3D spausdintuvu atspausdintų kaulų karkasų porėta struktūra skatina ląstelių augimą ir 30 % sutrumpina klinikinį gijimo ciklą.
- Puslaidininkių gamyba:Plokščių poliravimo pagalvėlių tarnavimo laikas buvo pailgintas tris kartus, o TSMC 3 nm procesas buvo įsigytas urmu.
Įrašo laikas: 2025 m. liepos 30 d.