Iċ-ċeramika tal-karbur tas-silikon (SiC) ilha tintuża ħafna f'diversi oqsma avvanzati tal-manifattura minħabba l-ebusija għolja tagħha, is-saħħa għolja, il-koeffiċjent żgħir ta' espansjoni termali, il-konduttività termali għolja, l-istabbiltà kimika tajba, ir-reżistenza eċċellenti għax-xokk termali u r-reżistenza għall-ossidazzjoni. Minbarra l-karatteristiċi msemmija hawn fuq taċ-ċeramika tal-karbur tas-silikon, iċ-ċeramika poruża tal-karbur tas-silikon, bl-istruttura poruża mikroskopika unika tagħha, għandha prospetti wesgħin ta' applikazzjoni f'oqsma bħall-metallurġija, l-inġinerija kimika, il-protezzjoni ambjentali u l-enerġija, u tespandi ħafna l-ambitu tal-applikazzjoni taċ-ċeramika tal-karbur tas-silikon.
Il-proprjetajiet speċjali ta'ċeramika poruża tal-karbur tas-silikonjibbenefikaw prinċipalment mill-istruttura poruża unika tagħhom, li tinkludi l-porożità, id-daqs u d-distribuzzjoni tal-pori, u l-għamla tal-pori, eċċ. Għalhekk, huwa meħtieġ li l-porożità, id-daqs u d-distribuzzjoni tal-pori tagħha, kif ukoll l-għamla tal-pori jiġu rregolati permezz tal-metodu ta' preparazzjoni biex tinkiseb l-istruttura poruża mixtieqa. Għalhekk, il-metodu ta' preparazzjoni tiegħu dejjem kien il-fokus tar-riċerka tan-nies. Dan l-artikolu jirrevedi prinċipalment il-progress fir-riċerka fil-metodi ta' preparazzjoni taċ-ċeramika poruża tal-karbur tas-silikon fid-dar u barra minnha fis-snin riċenti.
1. Metodu Fiżiku
Il-metodu fiżiku jirreferi għall-fatt li l-vojt fiċ-ċeramika poruża tal-karbur tas-silikon huma kkawżati minn serje ta' fenomeni fiżiċi matul il-proċess ta' preparazzjoni, mingħajr ma jseħħu reazzjonijiet kimiċi jew il-ġenerazzjoni ta' sustanzi ġodda. Il-mekkaniżmu ewlieni huwa li tifforma struttura poruża billi tiddependi fuq il-vojt li jħallu warajhom il-kontrazzjoni termali ta' sustanzi solidi, l-evaporazzjoni tal-fażi likwida, u s-sublimazzjoni diretta tal-fażi solida. Metodi komuni jinkludu l-metodu ta' stivar ta' partiċelli, il-metodu ta' tnixxif bil-friża, il-metodu sol-gel, eċċ. It-teknoloġija tal-istampar 3D li ħarġet fis-snin riċenti tista' tintuża wkoll biex tipprintja u tipprepara direttament strutturi porużi.
1.1 Metodu ta' stivar ta' partiċelli
Il-metodu tas-sinterizzazzjoni tal-ippakkjar tal-partiċelli huwa l-aktar mod sempliċi biex tipprepara ċeramika poruża tal-karbur tas-silikon. Il-prinċipju ta' dan il-metodu huwa li juża l-prestazzjoni tas-sinterizzazzjoni tal-partiċelli taċ-ċeramika nfushom biex jifforma għenuq ta' sinterizzazzjoni bejn partiċelli SiC differenti, u b'hekk jippermetti l-akkumulazzjoni tal-partiċelli biex tifforma ċeramika poruża. Biex titbaxxa t-temperatura tas-sinterizzazzjoni, ġeneralment jiżdied ċertu ammont ta' binder b'punt ta' tidwib aktar baxx biex jifforma konnessjoni bejn partiċelli SiC differenti. Peress li l-pori kollha fil-metodu tas-sinterizzazzjoni tal-ippakkjar tal-partiċelli huma trasformati mid-distakki tal-ippakkjar bejn il-partiċelli SiC, il-porożità u d-daqs tal-pori taċ-ċeramika poruża lesta jistgħu jiġu kkontrollati billi jinbidel id-daqs tat-trab, it-tip u l-ammont miżjud tal-binder, u l-parametri tas-sinterizzazzjoni.
It-tħejjija taċ-ċeramika poruża tal-karbur tas-silikon bil-metodu tal-istivar tal-partiċelli ma teħtieġx iż-żieda ta' aġenti addizzjonali li jiffurmaw il-pori. Il-proċess huwa sempliċi u relattivament faċli biex jiġi kkontrollat. Madankollu, il-porożità taċ-ċeramika poruża ppreparata b'dan il-metodu ġeneralment hija baxxa. Il-forma, id-daqs tal-pori u l-porożità tal-pori huma prinċipalment determinati mill-forma, id-daqs tal-partiċelli u d-distribuzzjoni tal-partiċelli tal-materja prima, kif ukoll il-grad ta' sinterizzazzjoni.
1.2 Metodu ta' Tnixxif bil-Friża
It-tnixxif bil-friża huwa metodu li jinvolvi t-taħlit uniformi ta' aggregati taċ-ċeramika ma' ilma jew solventi organiċi fil-preżenza ta' ammont xieraq ta' dispersanti jew sustanzi li jgħaqqdu biex jifforma taħlita. Imbagħad, it-taħlita mħallta sew titferra' f'moffa u tiġi ffriżata malajr f'temperaturi baxxi, li tippermetti li l-matriċi tal-fażi likwida tissolidifika malajr f'solidu. Sussegwentement, il-fażi solida ssolidifikata tiġi sublimata u mneħħija permezz ta' tnaqqis fil-pressjoni jew trattament ta' tnixxif bil-vakwu. Il-metodu huwa li jinkiseb korp aħdar bi strutturi tal-pori rranġati f'direzzjoni li jitħallew ġewwa t-taħlita u finalment jiġi sinterizzat biex jipproduċi ċeramika poruża tal-karbur tas-silikon.
1.3 Metodu ta' Stampar 3D
Il-metodu tal-istampar 3D għat-tħejjija taċ-ċeramika poruża tal-karbur tas-silikon huwa tip ġdid ta' proċess ta' tħejjija li żviluppa fis-snin riċenti. Dan il-proċess jiddependi fuq mudell ta' dejta tridimensjonali ddisinjat bl-għajnuna tal-kompjuter. Permezz tar-ras tal-istampar, il-legatur jiġi sprejjat biex it-trab tal-materja prima jiġi ffurmat saff b'saff fi struttura ta' netwerk tridimensjonali. Il-kombinazzjoni tal-istampar 3D u l-proċessi tas-sinterizzazzjoni bir-reazzjoni tista' tikseb manifattura mingħajr moffa u l-iffurmar ta' ċeramika b'forma kumplessa kważi b'daqs nett.
Il-metodu tal-istampar 3D għat-tħejjija taċ-ċeramika poruża tal-karbur tas-silikon għandu proċess ta' ffurmar sempliċi, effiċjenza għolja ta' tħejjija u pproċessar, u l-ebda ħtieġa għal forom. Jista' mhux biss jintuża biex jipprepara ċeramika poruża tal-karbur tas-silikon b'forom kumplessi, mikrostrutturi uniformi u konnettività tajba tal-pori, iżda wkoll il-porożità u d-daqs tal-pori taċ-ċeramika poruża huma kontrollabbli u aġġustabbli. Madankollu, dan il-metodu għadu fl-istadju ta' riċerka esploratorja fil-preżent, u l-parametri tal-proċess għad iridu jiġu ottimizzati aktar. Barra minn hekk, dan il-metodu huwa diffiċli biex jipprepara ċeramika poruża tal-karbur tas-silikon ta' saħħa għolja f'pass wieħed. Jeħtieġ l-għajnuna ta' proċessi oħra biex jipproduċi l-prodotti mixtieqa, li jinvolvi spejjeż relattivament għoljin.
1.4 Ragħwa
Il-metodu tal-iffurmar tar-ragħwa jinvolvi ż-żieda ta' gass jew sustanzi li jistgħu jiġġeneraw gass permezz ta' pproċessar sussegwenti mal-korp aħdar taċ-ċeramika jew prekursur, u mbagħad is-sinterizzazzjoni tiegħu biex tinkiseb ċeramika poruża tal-karbur tas-silikon. B'differenza minn metodi oħra ta' preparazzjoni, il-metodu tar-ragħwa huwa proċess effettiv għall-preparazzjoni taċ-ċeramika b'ċelluli magħluqa.
2. Metodu Kimiku
Il-metodu kimiku jirreferi għall-fatt li l-istruttura poruża fiċ-ċeramika poruża tal-karbur tas-silikon hija ffurmata mid-dekompożizzjoni jew mir-reazzjoni ta' melħ inorganiku jew sustanzi organiċi miżjuda, u tħalli postijiet vakanti fil-pożizzjonijiet oriġinali. Metodi kimiċi komuni għall-preparazzjoni taċ-ċeramika poruża tal-karbur tas-silikon jinkludu l-metodu taż-żieda ta' aġent li jifforma l-pori, il-metodu ta' impregnazzjoni tar-ragħwa organika, u l-metodu tal-mudell bijoloġiku, eċċ.
2.1 Impregnazzjoni ta' Fowm Organiku
Il-metodu ta' impregnazzjoni tar-ragħwa organika jinvolvi l-użu ta' ragħwa organika bħala mudell, fejn it-taħlita taċ-ċeramika ppreparata tiġi miksija b'mod uniformi fuq il-mudell jew il-mudell jiġi mgħaddas fit-taħlita biex titneħħa l-arja, u b'hekk jiġi żgurat li t-taħlita teħel b'mod uniformi mal-mudell tar-ragħwa organika. Imbagħad, permezz tat-tnixxif u s-sinterizzazzjoni f'temperatura għolja, il-mudell organiku jitneħħa, u b'hekk tinkiseb ċeramika poruża.
L-iżvantaġġ l-aktar sinifikanti ta' dan il-metodu huwa li ma jistax jipproduċi prodotti ta' porożità magħluqa b'pori żgħar. Il-forma hija ristretta u l-prestazzjoni tal-preforma hija affettwata ħafna mill-materja prima. Id-densità u s-saħħa tal-materjali taċ-ċeramika porużi ppreparati huma wkoll diffiċli biex jiġu kkontrollati.
2.2 Il-Metodu taż-Żieda ta' Aġenti li Jiffurmaw il-Pori
It-tħejjija taċ-ċeramika poruża tal-karbur tas-silikon billi żżid aġenti li jiffurmaw il-pori tinvolvi ż-żieda ta' aġenti li jiffurmaw il-pori mat-trab jew prekursuri tal-karbur tas-silikon, u mbagħad it-tneħħija tal-aġenti li jiffurmaw il-pori permezz ta' proċessi sussegwenti. Bħala riżultat, il-pożizzjonijiet okkupati oriġinarjament mill-aġenti li jiffurmaw il-pori jiffurmaw pori, u mbagħad jitwettqu tisħin u sinterizzazzjoni biex jiffurmaw ċeramika poruża. Għalhekk, il-bidla fit-tip u d-dożaġġ tal-aġenti li jiffurmaw il-pori tista' tikkontrolla b'mod konvenjenti l-porożità, il-morfoloġija tal-pori, id-daqs tal-pori u d-distribuzzjoni taċ-ċeramika poruża lesta. It-tipi ta' aġenti li jiffurmaw il-pori huma estensivi ħafna, inklużi polimeri organiċi naturali jew sintetiċi, likwidi, melħ, ċeramika jew trab ieħor, eċċ. Il-proċessi ta' tneħħija ta' aġenti differenti li jiffurmaw il-pori jvarjaw. L-aġenti li jiffurmaw il-pori tal-polimeri organiċi ġeneralment jitneħħew permezz tat-tisħin u d-dekompożizzjoni, l-aġenti likwidi li jiffurmaw il-pori jistgħu jitneħħew permezz tal-kristallizzazzjoni u s-sublimazzjoni, il-melħ jista' jitneħħa permezz tal-filtrazzjoni tal-ilma, u t-trab taċ-ċeramika jista' jitneħħa permezz ta' filtrazzjoni tas-soluzzjoni xierqa.
2.3 Metodu ta' Mudell Bijoloġiku
L-istruttura mikroskopika tal-pori fil-bijomaterjali hija differenti b'mod sinifikanti minn dik fil-materjali sintetiċi. Minħabba l-istruttura unika tagħha, il-preparazzjoni ta' materjali taċ-ċeramika porużi bi strutturi simili bl-użu ta' organiżmi bħala mudelli rċeviet attenzjoni mifruxa [10]. Il-metodu tal-mudell bijoloġiku u l-metodu ta' impregnazzjoni tar-ragħwa organika jaqsmu xebh. Il-metodu ta' impregnazzjoni tar-ragħwa organika juża sponża artifiċjali bħala l-mudell, filwaqt li l-metodu tal-mudell bijoloġiku juża organiżmi naturali bħala l-mudell.
Il-metodu tal-mudell bijoloġiku għall-preparazzjoni taċ-ċeramika poruża tal-karbur tas-silikon għandu l-vantaġġi ta' proċess sempliċi u spiża baxxa. Jista' jipproduċi ċeramika b'forom kumplessi u jista' jirreplika l-istruttura ta' materjali bijoloġiċi naturali bl-akbar mod possibbli. Madankollu, il-mudell bijoloġiku huwa suxxettibbli għall-qsim matul il-proċess ta' karbonizzazzjoni f'temperatura għolja, li għandu impatt sinifikanti fuq il-proprjetajiet mekkaniċi taċ-ċeramika poruża tal-karbur tas-silikon. Barra minn hekk, l-istruttura tal-pori taċ-ċeramika poruża tal-karbur tas-silikon ippreparata tiddependi prinċipalment fuq il-mikrostruttura tal-mudell bijoloġiku nnifsu, u d-disinnabbiltà tiegħu hija fqira. Barra minn hekk, dan il-metodu għandu wkoll xi żvantaġġi, bħal effiċjenza ta' konverżjoni relattivament baxxa tas-SiC, tneħħija faċli tas-saff ta' reazzjoni tas-SiC, u ċiklu twil ta' preparazzjoni.
Ħin tal-posta: 22 ta' Lulju 2025