پورس سلڪون ڪاربائيڊ سيرامڪ جي تياري جو طريقو ڇا آهي؟

سلڪون ڪاربائيڊ (SiC) سيرامڪس ڊگهي عرصي کان مختلف ترقي يافته پيداواري شعبن ۾ وڏي پيماني تي استعمال ڪيا ويا آهن ڇاڪاڻ ته انهن جي اعلي سختي، اعلي طاقت، حرارتي توسيع جي ننڍڙي کوٽائي، اعلي حرارتي چالکائي، سٺي ڪيميائي استحڪام، بهترين حرارتي جھٽڪو مزاحمت ۽ آڪسائيڊيشن مزاحمت. سلڪون ڪاربائيڊ سيرامڪس جي مٿي ذڪر ڪيل خاصيتن کان علاوه، پورس سلڪون ڪاربائيڊ سيرامڪس، انهن جي منفرد خوردبيني پورس ڍانچي سان، ڌاتو، ڪيميڪل انجنيئرنگ، ماحولياتي تحفظ ۽ توانائي جهڙن شعبن ۾ وسيع ايپليڪيشن امڪان آهن، سلڪون ڪاربائيڊ سيرامڪس جي ايپليڪيشن دائري کي تمام گهڻو وڌايو.

جون خاص خاصيتونسوراخ ٿيل سلڪون ڪاربائيڊ سيرامڪخاص طور تي انهن جي منفرد پورس ڍانچي مان فائدو حاصل ڪن ٿا، جنهن ۾ پورسيٽي، پورس سائيز ۽ ورڇ، ۽ پورس شڪل وغيره شامل آهن. تنهن ڪري، گهربل پورس ڍانچي حاصل ڪرڻ لاءِ تياري جي طريقي ذريعي ان جي پورسٽي، پورس سائيز ۽ ورڇ، انهي سان گڏ پورس جي شڪل کي منظم ڪرڻ ضروري آهي. تنهن ڪري، ان جي تياري جو طريقو هميشه ماڻهن جي تحقيق جو مرڪز رهيو آهي. هي مضمون خاص طور تي تازن سالن ۾ گهر ۽ ٻاهرين ملڪن ۾ پورس سلڪون ڪاربائيڊ سيرامڪس جي تياري جي طريقن ۾ تحقيق جي ترقي جو جائزو وٺندو آهي.

1. جسماني طريقو

جسماني طريقو ان حقيقت ڏانهن اشارو ڪري ٿو ته سوراخ ٿيل سلڪون ڪاربائيڊ سيرامڪس ۾ خالي جڳهه تياري جي عمل دوران جسماني واقعن جي هڪ سلسلي جي ڪري پيدا ٿئي ٿي، بغير ڪيميائي رد عمل جي يا نئين مادن جي پيداوار جي. مکيه طريقو اهو آهي ته مضبوط مادن جي حرارتي ڇڪتاڻ، مائع مرحلي جي بخارات، ۽ مضبوط مرحلي جي سڌي طرح ذيلي ٿيڻ جي ڪري ڇڏيل خالي جڳهه تي ڀروسو ڪندي هڪ سوراخ ٿيل جوڙجڪ ٺاهي وڃي. عام طريقن ۾ پارٽيڪل اسٽيڪنگ جو طريقو، فريز-ڊرائينگ جو طريقو، سول-جيل طريقو، وغيره شامل آهن. 3D پرنٽنگ ٽيڪنالاجي جيڪا تازن سالن ۾ سامهون آئي آهي ان کي سڌو سنئون پرنٽ ڪرڻ ۽ سوراخ ٿيل ڍانچي تيار ڪرڻ لاءِ پڻ استعمال ڪري سگهجي ٿو.

1.1 پارٽيڪل اسٽيڪنگ جو طريقو

پارٽيڪل پيڪنگ سينٽرنگ طريقو پورس سلڪون ڪاربائيڊ سيرامڪس تيار ڪرڻ جو آسان ترين طريقو آهي. هن طريقي جو اصول اهو آهي ته سيرامڪ ذرڙن جي سينٽرنگ ڪارڪردگي کي استعمال ڪندي مختلف SiC ذرڙن جي وچ ۾ سينٽرنگ گردن ٺاهي ويندي آهي، انهي ڪري ذرڙن جي جمع کي پورس سيرامڪس ٺاهڻ جي قابل بڻائيندي آهي. سينٽرنگ جي درجه حرارت کي گهٽائڻ لاءِ، گهٽ پگھلڻ واري نقطي سان بائنڊر جي هڪ خاص مقدار عام طور تي مختلف SiC ذرڙن جي وچ ۾ ڪنيڪشن ٺاهڻ لاءِ شامل ڪئي ويندي آهي. جيئن ته پارٽيڪل پيڪنگ سينٽرنگ طريقي ۾ سڀئي سوراخ SiC ذرڙن جي وچ ۾ پيڪنگ گيپس مان تبديل ٿي ويندا آهن، تيار ٿيل پورس سيرامڪس جي پورسٽي ۽ پور سائيز کي پاؤڊر سائيز، بائنڊر جي قسم ۽ اضافي مقدار، ۽ سينٽرنگ پيرا ميٽرز کي تبديل ڪندي ڪنٽرول ڪري سگهجي ٿو.

پارٽيڪل اسٽيڪنگ جي طريقي سان پورس سلڪون ڪاربائيڊ سيرامڪس جي تياري ۾ اضافي پورس ٺاهڻ واري ايجنٽ جي اضافي جي ضرورت ناهي. اهو عمل سادو ۽ ڪنٽرول ڪرڻ ۾ نسبتا آسان آهي. جڏهن ته، هن طريقي سان تيار ڪيل پورس سيرامڪس جي پورسٽي عام طور تي گهٽ هوندي آهي. پورس جي شڪل، پورس سائيز ۽ پورسٽي بنيادي طور تي خام مال جي ذرڙن جي شڪل، پارٽيڪل سائيز ۽ ورڇ، انهي سان گڏ سنٽرنگ جي درجي جي ذريعي طئي ڪئي ويندي آهي.

1.2 منجمد خشڪ ڪرڻ جو طريقو

فريز ڊرائينگ هڪ طريقو آهي جنهن ۾ سيرامڪ ايگريگيٽس کي پاڻي يا نامياتي محلولن سان هڪجهڙائي سان ملائي هڪ مناسب مقدار ۾ ڊسپرسنٽ يا بائنڊر جي موجودگي ۾ سلري ٺاهڻ شامل آهي. پوءِ، چڱي طرح سان ملايل سلري کي هڪ مولڊ ۾ وجھو ويندو آهي ۽ گهٽ درجه حرارت تي تيزي سان منجمد ڪيو ويندو آهي، جنهن سان مائع فيز ميٽرڪس جلدي هڪ سالڊ ۾ مضبوط ٿي ويندو آهي. بعد ۾، مضبوط ٿيل سالڊ فيز کي سبليميٽ ڪيو ويندو آهي ۽ پريشر ريڊڪشن يا ويڪيوم ڊرائينگ ٽريٽمينٽ ذريعي هٽايو ويندو آهي. سلري اندر ڇڏيل هدايتي طور تي ترتيب ڏنل سوراخن جي جوڙجڪ سان هڪ سائي جسم حاصل ڪرڻ ۽ آخرڪار ان کي سنٽر ڪرڻ جو طريقو ته جيئن سوراخ ٿيل سلڪون ڪاربائيڊ سيرامڪس پيدا ٿئي.

1.3 3D پرنٽنگ جو طريقو

3D پرنٽنگ جو طريقو، جيڪو پورس سلڪون ڪاربائيڊ سيرامڪس تيار ڪرڻ لاءِ استعمال ڪيو ويندو آهي، هڪ نئين قسم جي تياري جو عمل آهي جيڪو تازن سالن ۾ ترقي ڪئي آهي. هي عمل ڪمپيوٽر جي مدد سان ٺهيل ٽي-dimensional ڊيٽا ماڊل تي ڀاڙي ٿو. پرنٽنگ هيڊ ذريعي، خام مال جي پائوڊر جي پرت کي ٽي-dimensional نيٽ ورڪ جي جوڙجڪ ۾ پرت ذريعي اسٽيڪ ڪرڻ لاءِ بائنڊر کي اسپري ڪيو ويندو آهي. 3D پرنٽنگ ۽ رد عمل جي سنٽرنگ عملن جو ميلاپ ٺهيل کان آزاد پيداوار ۽ پيچيده شڪل واري سيرامڪس جي ويجهو نيٽ سائيز جي شڪل حاصل ڪري سگهي ٿو.

3D پرنٽنگ جو طريقو جيڪو پورس سلڪون ڪاربائيڊ سيرامڪس تيار ڪرڻ لاءِ استعمال ڪيو ويندو آهي ان ۾ هڪ سادو فارمنگ عمل، اعليٰ تياري ۽ پروسيسنگ ڪارڪردگي، ۽ سانچن جي ضرورت ناهي. ان کي نه رڳو پيچيده شڪلن، هڪجهڙائي مائڪرو اسٽرڪچر ۽ سٺي پور ڪنيڪٽوٽي سان پورس سلڪون ڪاربائيڊ سيرامڪس تيار ڪرڻ لاءِ استعمال ڪري سگهجي ٿو، پر پورس سيرامڪس جي پورسيٽي ۽ پور سائيز پڻ ڪنٽرول ۽ ترتيب ڏيڻ لائق آهن. بهرحال، هي طريقو اڃا تائين هن وقت ڳولا جي تحقيق جي مرحلي ۾ آهي، ۽ عمل جي پيرا ميٽرز کي اڃا تائين وڌيڪ بهتر ڪرڻ جي ضرورت آهي. ان کان علاوه، هي طريقو هڪ قدم ۾ اعليٰ طاقت وارا پورس سلڪون ڪاربائيڊ سيرامڪس تيار ڪرڻ ڏکيو آهي. گهربل شين کي پيدا ڪرڻ لاءِ ان کي ٻين عملن جي مدد جي ضرورت آهي، جنهن جي قيمت نسبتاً وڌيڪ آهي.

1.4 فومنگ

فومنگ مولڊنگ جي طريقي ۾ گئس يا اهڙا مادا شامل ڪرڻ شامل آهن جيڪي بعد ۾ پروسيسنگ ذريعي سيرامڪ گرين باڊي يا اڳڪٿي ۾ گئس پيدا ڪري سگهن ٿا، ۽ پوءِ ان کي سنٽر ڪرڻ سان پورس سلڪون ڪاربائڊ سيرامڪس حاصل ڪري سگهجن ٿا. ٻين تياري جي طريقن جي برعڪس، فومنگ جو طريقو بند سيل سيرامڪس تيار ڪرڻ لاءِ هڪ مؤثر عمل آهي.

2. ڪيميائي طريقو

ڪيميائي طريقو ان حقيقت ڏانهن اشارو ڪري ٿو ته پورس سلڪون ڪاربائيڊ سيرامڪس ۾ پورس ڍانچي غير نامياتي لوڻ يا شامل ڪيل نامياتي مادن جي سڙڻ يا رد عمل سان ٺهيل آهي، اصلي پوزيشن ۾ خالي جايون ڇڏيندي آهي. پورس سلڪون ڪاربائيڊ سيرامڪس تيار ڪرڻ لاءِ عام ڪيميائي طريقن ۾ پور ٺاهڻ واري ايجنٽ جي اضافي جو طريقو، نامياتي فوم امپريگنيشن جو طريقو، ۽ حياتياتي ٽيمپليٽ جو طريقو وغيره شامل آهن.

2.1 نامياتي فوم امپريگنيشن

نامياتي فوم امپريگنيشن جي طريقي ۾ نامياتي فوم کي ٽيمپليٽ طور استعمال ڪرڻ، تيار ڪيل سيرامڪ سلري کي ٽيمپليٽ تي هڪجهڙائي سان ڪوٽنگ ڪرڻ يا هوا کي ٻاهر ڪڍڻ لاءِ ٽيمپليٽ کي سلري ۾ ٻوڙڻ شامل آهي، انهي کي يقيني بڻائڻ ته سلري نامياتي فوم ٽيمپليٽ سان هڪجهڙائي سان لڳل آهي. پوءِ، خشڪ ڪرڻ ۽ تيز گرمي پد جي سنٽرنگ ذريعي، نامياتي ٽيمپليٽ کي هٽايو ويندو آهي، جنهن سان پورس سيرامڪس حاصل ڪيا ويندا آهن.

هن طريقي جي سڀ کان اهم خرابي اها آهي ته اهو ننڍڙن سوراخن سان بند ٿيل پورسيٽي پراڊڪٽس پيدا ڪرڻ جي قابل ناهي. شڪل محدود آهي ۽ پرفارم جي ڪارڪردگي خام مال کان تمام گهڻي متاثر ٿئي ٿي. تيار ٿيل پورس سيرامڪ مواد جي کثافت ۽ طاقت کي ڪنٽرول ڪرڻ پڻ ڏکيو آهي.

2.2 سوراخ ٺاهڻ وارا ايجنٽ شامل ڪرڻ جو طريقو

سوراخ ٺاهڻ واري ايجنٽ کي شامل ڪندي سوراخ ٺاهڻ واري ايجنٽ کي سلڪون ڪاربائيڊ سيرامڪس جي تياري ۾ سوراخ ٺاهڻ واري ايجنٽ کي سلڪون ڪاربائيڊ پائوڊر يا اڳوڻن ۾ شامل ڪرڻ شامل آهي، ۽ پوءِ بعد جي عملن ذريعي سوراخ ٺاهڻ واري ايجنٽ کي هٽائڻ شامل آهي. نتيجي طور، سوراخ ٺاهڻ واري ايجنٽن جي اصل ۾ قبضي ۾ رکيل پوزيشن سوراخ ٺاهيندي آهي، ۽ پوءِ گرم ڪرڻ ۽ سنٽرنگ ڪئي ويندي آهي ته جيئن سوراخ ٺاهيندڙ سيرامڪس ٺاهيا وڃن. تنهن ڪري، سوراخ ٺاهڻ واري ايجنٽن جي قسم ۽ مقدار کي تبديل ڪرڻ سان آساني سان پوروسٽي، سوراخ جي مورفولوجي، سوراخ جي سائيز ۽ ختم ٿيل سوراخ واري سيرامڪس جي تقسيم کي ڪنٽرول ڪري سگهجي ٿو. سوراخ ٺاهڻ واري ايجنٽن جا قسم تمام وسيع آهن، جن ۾ قدرتي يا مصنوعي نامياتي پوليمر، مائع، لوڻ، سيرامڪس يا ٻيا پائوڊر وغيره شامل آهن. مختلف سوراخ ٺاهڻ واري ايجنٽن جي هٽائڻ جا عمل مختلف هوندا آهن. نامياتي پوليمر سوراخ ٺاهڻ واري ايجنٽ عام طور تي گرم ڪرڻ ۽ سڙڻ ذريعي هٽايا ويندا آهن، مائع سوراخ ٺاهڻ واري ايجنٽ کي ڪرسٽلائيزيشن ۽ سبليميشن ذريعي هٽائي سگهجي ٿو، لوڻ کي پاڻي جي فلٽريشن ذريعي هٽائي سگهجي ٿو، ۽ سيرامڪ پائوڊر کي مناسب حل فلٽريشن ذريعي هٽائي سگهجي ٿو.

2.3 حياتياتي ٽيمپليٽ جو طريقو

بايوميٽريلز ۾ خوردبيني سوراخن جي جوڙجڪ مصنوعي مواد کان خاص طور تي مختلف آهي. ان جي منفرد جوڙجڪ جي ڪري، ٽيمپليٽ طور جاندارن کي استعمال ڪندي ساڳين جوڙجڪ سان سوراخن واري سيرامڪ مواد جي تياري کي وڏي پيماني تي ڌيان ڏنو ويو آهي [10]. حياتياتي ٽيمپليٽ جو طريقو ۽ نامياتي فوم امپريگنيشن جو طريقو هڪجهڙائي حصيداري ڪن ٿا. نامياتي فوم امپريگنيشن جو طريقو مصنوعي اسپنج کي ٽيمپليٽ طور استعمال ڪري ٿو، جڏهن ته حياتياتي ٽيمپليٽ جو طريقو قدرتي جاندارن کي ٽيمپليٽ طور استعمال ڪري ٿو.

پورس سلڪون ڪاربائيڊ سيرامڪس تيار ڪرڻ لاءِ حياتياتي ٽيمپليٽ جو طريقو سادو عمل ۽ گهٽ قيمت جا فائدا رکي ٿو. اهو پيچيده شڪلن سان سيرامڪس پيدا ڪري سگهي ٿو ۽ قدرتي حياتياتي مواد جي بناوت کي وڏي حد تائين نقل ڪري سگهي ٿو. تنهن هوندي به، حياتياتي ٽيمپليٽ تيز گرمي پد ڪاربنائيزيشن جي عمل دوران ٽٽڻ جو شڪار هوندو آهي، جنهن جو پورس سلڪون ڪاربائيڊ سيرامڪس جي ميڪيڪل خاصيتن تي اهم اثر پوندو آهي. ان کان علاوه، تيار ڪيل پورس سلڪون ڪاربائيڊ سيرامڪس جي پور جي جوڙجڪ بنيادي طور تي حياتياتي ٽيمپليٽ جي مائڪرو اسٽريچر تي منحصر آهي، ۽ ان جي ڊيزائن جي صلاحيت خراب آهي. ان کان علاوه، هن طريقي ۾ ڪجهه نقصان پڻ آهن، جهڙوڪ SiC جي نسبتاً گهٽ تبادلي جي ڪارڪردگي، SiC رد عمل جي پرت جي آسان شيڊنگ، ۽ هڪ ڊگهو تياري چڪر.