सिलिकन कार्बाइड (SiC) सिरेमिकहरू लामो समयदेखि विभिन्न उन्नत उत्पादन क्षेत्रहरूमा व्यापक रूपमा प्रयोग हुँदै आएको छ किनभने तिनीहरूको उच्च कठोरता, उच्च शक्ति, थर्मल विस्तारको सानो गुणांक, उच्च थर्मल चालकता, राम्रो रासायनिक स्थिरता, उत्कृष्ट थर्मल झटका प्रतिरोध र अक्सिडेशन प्रतिरोध। सिलिकन कार्बाइड सिरेमिकका माथि उल्लेखित विशेषताहरूका अतिरिक्त, छिद्रपूर्ण सिलिकन कार्बाइड सिरेमिकहरू, तिनीहरूको अद्वितीय सूक्ष्म छिद्रपूर्ण संरचनाको साथ, धातु विज्ञान, रासायनिक इन्जिनियरिङ, वातावरणीय संरक्षण र ऊर्जा जस्ता क्षेत्रहरूमा व्यापक अनुप्रयोग सम्भावनाहरू छन्, जसले सिलिकन कार्बाइड सिरेमिकको अनुप्रयोग दायरालाई धेरै विस्तार गर्दछ।
को विशेष गुणहरूछिद्रपूर्ण सिलिकन कार्बाइड सिरेमिकमुख्यतया तिनीहरूको अद्वितीय छिद्रपूर्ण संरचनाबाट लाभ उठाउनुहोस्, जसमा छिद्र, छिद्र आकार र वितरण, र छिद्र आकार, आदि समावेश छन्। त्यसकारण, इच्छित छिद्रपूर्ण संरचना प्राप्त गर्न तयारी विधि मार्फत यसको छिद्र, छिद्र आकार र वितरण, साथै छिद्रहरूको आकारलाई नियमन गर्न आवश्यक छ। त्यसकारण, यसको तयारी विधि सधैं मानिसहरूको अनुसन्धानको केन्द्रबिन्दु भएको छ। यस लेखले मुख्यतया हालका वर्षहरूमा स्वदेश र विदेशमा छिद्रपूर्ण सिलिकन कार्बाइड सिरेमिकको तयारी विधिहरूमा अनुसन्धान प्रगतिको समीक्षा गर्दछ।
१. भौतिक विधि
भौतिक विधिले रासायनिक प्रतिक्रियाहरू वा नयाँ पदार्थहरूको उत्पादन बिना नै तयारी प्रक्रियाको क्रममा भौतिक घटनाहरूको श्रृंखलाको कारणले गर्दा छिद्रपूर्ण सिलिकन कार्बाइड सिरेमिकमा खाली ठाउँहरू हुने तथ्यलाई जनाउँछ। मुख्य संयन्त्र भनेको ठोस पदार्थहरूको थर्मल संकुचन, तरल चरणको वाष्पीकरण, र ठोस चरणको प्रत्यक्ष उदात्तीकरणले छोडेका खाली ठाउँहरूमा भर परेर छिद्रपूर्ण संरचना बनाउनु हो। सामान्य विधिहरूमा कण स्ट्याकिङ विधि, फ्रिज-ड्राइङ विधि, सोल-जेल विधि, आदि समावेश छन्। हालका वर्षहरूमा देखा परेको थ्रीडी प्रिन्टिङ प्रविधिलाई प्रत्यक्ष रूपमा छिद्रपूर्ण संरचनाहरू छाप्न र तयार गर्न पनि प्रयोग गर्न सकिन्छ।
१.१ कण स्ट्याकिङ विधि
कण प्याकिङ सिन्टरिङ विधि छिद्रपूर्ण सिलिकन कार्बाइड सिरेमिक तयार गर्ने सबैभन्दा सरल तरिका हो। यस विधिको सिद्धान्त भनेको सिरेमिक कणहरूको सिन्टरिङ प्रदर्शनलाई विभिन्न SiC कणहरू बीच सिन्टरिङ नेकहरू बनाउन प्रयोग गर्नु हो, जसले गर्दा कण संचयलाई छिद्रपूर्ण सिरेमिकहरू बनाउन सक्षम बनाउँछ। सिन्टरिङ तापक्रम कम गर्न, विभिन्न SiC कणहरू बीचको जडान बनाउन कम पग्लने बिन्दु भएको निश्चित मात्रामा बाइन्डर थपिन्छ। कण प्याकिङ सिन्टरिङ विधिमा रहेका सबै छिद्रहरू SiC कणहरू बीचको प्याकिङ अन्तरालबाट रूपान्तरण भएकाले, समाप्त सिन्टरिङ सिरेमिकको पोरोसिटी र पोर आकार पाउडर आकार, बाइन्डरको प्रकार र थप मात्रा, र सिन्टरिङ प्यारामिटरहरू परिवर्तन गरेर नियन्त्रण गर्न सकिन्छ।
कण स्ट्याकिङ विधिद्वारा छिद्रपूर्ण सिलिकन कार्बाइड सिरेमिकको तयारीमा थप छिद्र-निर्माण गर्ने एजेन्टहरू थप्न आवश्यक पर्दैन। यो प्रक्रिया सरल र नियन्त्रण गर्न अपेक्षाकृत सजिलो छ। यद्यपि, यस विधिद्वारा तयार पारिएको छिद्रपूर्ण सिरेमिकको छिद्र सामान्यतया कम हुन्छ। छिद्रहरूको आकार, छिद्र आकार र छिद्र मुख्यतया कच्चा पदार्थ कणहरूको आकार, कण आकार र वितरण, साथै सिन्टरिङको डिग्रीद्वारा निर्धारण गरिन्छ।
१.२ फ्रिज-सुकाउने विधि
फ्रिज-ड्राइङ भनेको एउटा विधि हो जसमा सिरेमिक एग्रिगेटहरूलाई पानी वा जैविक विलायकहरूसँग समान रूपमा मिसाएर उचित मात्रामा डिस्पर्सेन्ट वा बाइन्डरहरूको उपस्थितिमा स्लरी बनाइन्छ। त्यसपछि, राम्रोसँग मिश्रित स्लरीलाई मोल्डमा खन्याइन्छ र कम तापक्रममा द्रुत रूपमा जम्मा गरिन्छ, जसले गर्दा तरल चरण म्याट्रिक्स द्रुत रूपमा ठोसमा ठोस हुन सक्छ। त्यसपछि, ठोस ठोस चरणलाई सबलिमेट गरिन्छ र दबाब घटाउने वा भ्याकुम सुकाउने उपचार मार्फत हटाइन्छ। स्लरी भित्र दिशात्मक रूपमा व्यवस्थित पोर संरचनाहरू सहितको हरियो शरीर प्राप्त गर्ने र अन्तमा यसलाई सिन्टर गर्ने झरझरा सिलिकन कार्बाइड सिरेमिक उत्पादन गर्ने विधि।
१.३ थ्रीडी प्रिन्टिङ विधि
पोरस सिलिकन कार्बाइड सिरेमिक तयार गर्नको लागि थ्रीडी प्रिन्टिङ विधि हालैका वर्षहरूमा विकसित भएको नयाँ प्रकारको तयारी प्रक्रिया हो। यो प्रक्रिया कम्प्युटर सहायताको सहयोगमा डिजाइन गरिएको त्रि-आयामिक डेटा मोडेलमा निर्भर गर्दछ। प्रिन्टिङ हेड मार्फत, कच्चा पदार्थको पाउडर तहलाई त्रि-आयामिक नेटवर्क संरचनामा तह-दर-तह स्ट्याक गर्न बाइन्डर स्प्रे गरिन्छ। थ्रीडी प्रिन्टिङ र प्रतिक्रिया सिन्टरिङ प्रक्रियाहरूको संयोजनले मोल्ड-मुक्त उत्पादन र जटिल आकारको सिरेमिकको नजिक-नेट-आकार गठन प्राप्त गर्न सक्छ।
छिद्रपूर्ण सिलिकन कार्बाइड सिरेमिक तयार गर्ने थ्रीडी प्रिन्टिङ विधिमा सरल गठन प्रक्रिया, उच्च तयारी र प्रशोधन दक्षता, र मोल्डहरूको आवश्यकता पर्दैन। यो जटिल आकारहरू, एकसमान माइक्रोस्ट्रक्चरहरू र राम्रो छिद्र जडान भएका छिद्रपूर्ण सिलिकन कार्बाइड सिरेमिकहरू तयार गर्न मात्र प्रयोग गर्न सकिँदैन, तर छिद्रपूर्ण सिरेमिकहरूको छिद्र र छिद्र आकार पनि नियन्त्रणयोग्य र समायोज्य छन्। यद्यपि, यो विधि हाल अन्वेषण अनुसन्धान चरणमा छ, र प्रक्रिया प्यारामिटरहरूलाई अझै पनि थप अनुकूलित गर्न आवश्यक छ। थप रूपमा, यो विधि एक चरणमा उच्च-शक्तियुक्त छिद्रपूर्ण सिलिकन कार्बाइड सिरेमिकहरू तयार गर्न गाह्रो छ। इच्छित उत्पादनहरू उत्पादन गर्न यसलाई अन्य प्रक्रियाहरूको सहयोग चाहिन्छ, जसको लागत अपेक्षाकृत उच्च हुन्छ।
१.४ फोमिङ
फोमिङ मोल्डिङ विधिमा सिरेमिक ग्रीन बडी वा प्रिकर्सरमा पछिको प्रशोधन मार्फत ग्यास उत्पन्न गर्न सक्ने ग्यास वा पदार्थहरू थप्ने र त्यसपछि छिद्रपूर्ण सिलिकन कार्बाइड सिरेमिक प्राप्त गर्न यसलाई सिंटर गर्ने समावेश छ। अन्य तयारी विधिहरू भन्दा फरक, फोमिङ विधि बन्द-सेल सिरेमिकहरू तयार गर्नको लागि एक प्रभावकारी प्रक्रिया हो।
२. रासायनिक विधि
रासायनिक विधिले छिद्रपूर्ण सिलिकन कार्बाइड सिरेमिकमा छिद्रपूर्ण संरचना अजैविक लवण वा थपिएका जैविक पदार्थहरूको विघटन वा प्रतिक्रियाबाट बनेको तथ्यलाई जनाउँछ, जसले गर्दा रिक्त स्थानहरू मूल स्थानमा छोडिन्छन्। छिद्रपूर्ण सिलिकन कार्बाइड सिरेमिक तयार गर्ने सामान्य रासायनिक विधिहरूमा छिद्र-निर्माण एजेन्ट थप विधि, जैविक फोम गर्भाधान विधि, र जैविक टेम्प्लेट विधि, आदि समावेश छन्।
२.१ अर्गानिक फोम इम्प्रेग्नेशन
अर्गानिक फोम इम्प्रेग्नेशन विधिमा अर्गानिक फोमलाई टेम्प्लेटको रूपमा प्रयोग गर्ने, टेम्प्लेटमा तयार गरिएको सिरेमिक स्लरीलाई समान रूपमा कोटिंग गर्ने वा हावा बाहिर निकाल्न टेम्प्लेटलाई स्लरीमा डुबाउने, स्लरी जैविक फोम टेम्प्लेटमा समान रूपमा टाँसिएको सुनिश्चित गर्ने समावेश छ। त्यसपछि, सुकाउने र उच्च-तापमान सिंटरिङ मार्फत, अर्गानिक टेम्प्लेट हटाइन्छ, जसले गर्दा छिद्रपूर्ण सिरेमिकहरू प्राप्त हुन्छन्।
यस विधिको सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण कमजोरी भनेको यसले सानो-छिद्रहरू बन्द पोरोसिटी उत्पादनहरू उत्पादन गर्न असमर्थ छ। आकार सीमित छ र प्रिफर्मको प्रदर्शन कच्चा पदार्थहरूले धेरै प्रभावित गर्दछ। तयार पारिएका छिद्रपूर्ण सिरेमिक सामग्रीहरूको घनत्व र बल पनि नियन्त्रण गर्न गाह्रो छ।
२.२ छिद्र बनाउने एजेन्टहरू थप्ने विधि
छिद्र बनाउने एजेन्टहरू थपेर छिद्रयुक्त सिलिकन कार्बाइड सिरेमिकको तयारीमा सिलिकन कार्बाइड पाउडर वा पूर्ववर्तीहरूमा छिद्र बनाउने एजेन्टहरू थप्नु, र त्यसपछि पछिका प्रक्रियाहरू मार्फत छिद्र बनाउने एजेन्टहरू हटाउनु समावेश छ। फलस्वरूप, छिद्र बनाउने एजेन्टहरूले मूल रूपमा ओगटेका स्थानहरूले छिद्रहरू बनाउँछन्, र त्यसपछि छिद्रयुक्त सिरेमिकहरू बनाउन तताउने र सिंटरिङ गरिन्छ। त्यसकारण, छिद्र बनाउने एजेन्टहरूको प्रकार र खुराक परिवर्तन गर्नाले समाप्त छिद्रयुक्त सिरेमिकहरूको छिद्र, छिद्र आकारविज्ञान, छिद्र आकार र वितरणलाई सहज रूपमा नियन्त्रण गर्न सकिन्छ। छिद्र बनाउने एजेन्टहरूका प्रकारहरू धेरै व्यापक छन्, जसमा प्राकृतिक वा सिंथेटिक जैविक पोलिमरहरू, तरल पदार्थहरू, लवणहरू, सिरेमिकहरू वा अन्य पाउडरहरू, आदि समावेश छन्। विभिन्न छिद्र बनाउने एजेन्टहरूको हटाउने प्रक्रियाहरू फरक हुन्छन्। जैविक पोलिमर छिद्र बनाउने एजेन्टहरू सामान्यतया तताउने र विघटन गरेर हटाइन्छ, तरल छिद्र बनाउने एजेन्टहरू क्रिस्टलाइजेसन र सबलिमेसन मार्फत हटाउन सकिन्छ, नुनहरू पानी निस्पंदन द्वारा हटाउन सकिन्छ, र सिरेमिक पाउडरहरू उपयुक्त समाधान निस्पंदन द्वारा हटाउन सकिन्छ।
२.३ जैविक ढाँचा विधि
जैविक पदार्थहरूमा सूक्ष्म छिद्र संरचना सिंथेटिक पदार्थहरूमा भन्दा धेरै फरक छ। यसको अद्वितीय संरचनाको कारण, जीवहरूलाई टेम्प्लेटको रूपमा प्रयोग गरेर समान संरचनाहरू भएका छिद्रपूर्ण सिरेमिक सामग्रीहरूको तयारीले व्यापक ध्यान प्राप्त गरेको छ [10]। जैविक टेम्प्लेट विधि र जैविक फोम गर्भाधान विधिमा समानताहरू छन्। जैविक फोम गर्भाधान विधिले टेम्प्लेटको रूपमा कृत्रिम स्पन्ज प्रयोग गर्दछ, जबकि जैविक टेम्प्लेट विधिले टेम्प्लेटको रूपमा प्राकृतिक जीवहरू प्रयोग गर्दछ।
छिद्रपूर्ण सिलिकन कार्बाइड सिरेमिक तयार गर्ने जैविक टेम्प्लेट विधिमा सरल प्रक्रिया र कम लागतका फाइदाहरू छन्। यसले जटिल आकारका सिरेमिकहरू उत्पादन गर्न सक्छ र प्राकृतिक जैविक सामग्रीहरूको संरचनालाई अधिकतम हदसम्म दोहोर्याउन सक्छ। यद्यपि, उच्च-तापमान कार्बनाइजेशन प्रक्रियाको क्रममा जैविक टेम्प्लेट क्र्याक हुने सम्भावना हुन्छ, जसले छिद्रपूर्ण सिलिकन कार्बाइड सिरेमिकको मेकानिकल गुणहरूमा महत्त्वपूर्ण प्रभाव पार्छ। यसबाहेक, तयार गरिएको छिद्रपूर्ण सिलिकन कार्बाइड सिरेमिकको छिद्र संरचना मुख्यतया जैविक टेम्प्लेटको माइक्रोस्ट्रक्चरमा निर्भर गर्दछ, र यसको डिजाइन योग्यता कमजोर छ। थप रूपमा, यस विधिमा केही बेफाइदाहरू पनि छन्, जस्तै SiC को अपेक्षाकृत कम रूपान्तरण दक्षता, SiC प्रतिक्रिया तहको सजिलो शेडिङ, र लामो तयारी चक्र।
पोस्ट समय: जुलाई-२२-२०२५