Apabila sampel-sampelseramik silikon karbida berliangpertama kali dilihat di makmal, struktur seperti sarang lebah yang dibentangkan di bawah mikroskop elektron kelihatan seperti sarang lebah yang diperbesarkan sejuta kali. Bahan istimewa ini dengan keliangan 15-60% bergerak secara senyap dari ruang pembakaran enjin aeroangkasa ke dalam kehidupan seharian kita.
Dalam turbin gas pada suhu 1600℃, bahan biasa telah lama bertukar menjadi besi cair, tetapi silikon karbida berliang mengekalkan kestabilan yang menakjubkan. Tahun lepas, ketika melawat Institut Seramik Shanghai di Akademi Sains China, seorang penyelidik menunjukkan satu eksperimen yang menarik: meletakkan kepingan silikon karbida berliang dalam nyalaan oksigen-asetilena (kira-kira 3000℃), termometer di bahagian belakang menunjukkan bahawa ia hanya meningkat sebanyak 72℃. Rintangan haba yang berasal daripada struktur kristal β-SiC menjadikannya "perisai halimunan" untuk sistem perlindungan haba kapal angkasa. Lebih baik lagi, liang bersaiz mikron itu seperti cerobong asap kecil yang tidak terkira banyaknya, mengurangkan kecekapan pengaliran haba sebanyak 40-60% berbanding seramik pepejal.
Mungkin juga saintis bahan tidak menjangkakan bahawa seramik jenis ini, yang pada asalnya dibangunkan untuk persekitaran yang ekstrem, akan mengalami musim bunga kedua dalam bidang perubatan. Kajian klinikal yang diterbitkan dalam Journal of Biomaterials pada tahun 2024 menunjukkan bahawa perancah silikon karbida dengan struktur saiz liang kecerunan (5μm di permukaan dan 200μm di bahagian bawah) mempunyai kadar integrasi tulang 2.3 kali lebih tinggi daripada implan aloi titanium tradisional.
Proses penyediaan silikon karbida berliang itu sendiri merupakan satu keajaiban kimia. Melalui kaedah agen pembentuk liang (biasanya mikrosfera polimetil metakrilat) atau kaedah sintering tindak balas, jurutera bahan boleh mengawal ciri-ciri liang dengan tepat seperti pembuat minyak wangi. Menariknya, paten terkini Syarikat 3M di Amerika Syarikat menunjukkan bahawa penggunaan diatomit kitar semula sebagai templat semula jadi bukan sahaja mengurangkan kos pengeluaran sebanyak 18%, tetapi juga secara tidak dijangka memperoleh struktur bionik yang serupa dengan tulang karang. Teknik "menukarkan sisa menjadi harta karun" ini selaras dengan kebijaksanaan Tao tentang "kegunaan yang tidak berguna".
Permohonan
- Dalam bidang perlindungan alam sekitar:Sebagai bahan teras penapis partikulat kenderaan diesel (DPF), ia boleh menangkap 99.7% PM2.5
- Revolusi Tenaga:Sokongan elektrod untuk sel bahan api oksida pepejal (SOFC) meningkatkan kecekapan penjanaan kuasa kepada 65%
- Bioperubatan:Struktur liang perancah tulang bercetak 3D menggalakkan pertumbuhan sel dan memendekkan kitaran penyembuhan klinikal sebanyak 30%
- Pembuatan semikonduktor:Jangka hayat pad penggilap wafer telah dilanjutkan sebanyak tiga kali ganda, dan proses 3nm TSMC telah dibeli secara pukal
Masa siaran: 30 Julai 2025