සිලිකන් කාබයිඩ් (SiC) පිඟන් මැටි ඒවායේ ඉහළ දෘඪතාව, ඉහළ ශක්තිය, තාප ප්රසාරණයේ කුඩා සංගුණකය, ඉහළ තාප සන්නායකතාවය, හොඳ රසායනික ස්ථායිතාව, විශිෂ්ට තාප කම්පන ප්රතිරෝධය සහ ඔක්සිකරණ ප්රතිරෝධය හේතුවෙන් විවිධ දියුණු නිෂ්පාදන ක්ෂේත්රවල දිගු කලක් තිස්සේ බහුලව භාවිතා වී ඇත. සිලිකන් කාබයිඩ් පිඟන් මැටිවල ඉහත සඳහන් කළ ලක්ෂණ වලට අමතරව, ඒවායේ අද්විතීය ක්ෂුද්ර සිදුරු සහිත ව්යුහය සහිත සිදුරු සහිත සිලිකන් කාබයිඩ් පිඟන් මැටි, ලෝහ විද්යාව, රසායනික ඉංජිනේරු විද්යාව, පාරිසරික ආරක්ෂාව සහ ශක්තිය වැනි ක්ෂේත්රවල පුළුල් යෙදුම් අපේක්ෂාවන් ඇති අතර, සිලිකන් කාබයිඩ් පිඟන් මැටිවල යෙදුම් විෂය පථය බෙහෙවින් පුළුල් කරයි.
විශේෂ ගුණාංගසිදුරු සහිත සිලිකන් කාබයිඩ් සෙරමික්ප්රධාන වශයෙන් ඒවායේ අද්විතීය සිදුරු සහිත ව්යුහයෙන් ප්රතිලාභ ලබන අතර, එයට සිදුරු, සිදුරු ප්රමාණය සහ ව්යාප්තිය සහ සිදුරු හැඩය යනාදිය ඇතුළත් වේ. එබැවින්, අපේක්ෂිත සිදුරු සහිත ව්යුහය ලබා ගැනීම සඳහා සකස් කිරීමේ ක්රමය හරහා එහි සිදුරු, සිදුරු ප්රමාණය සහ ව්යාප්තිය මෙන්ම සිදුරු වල හැඩය නියාමනය කිරීම අවශ්ය වේ. එබැවින්, එහි සකස් කිරීමේ ක්රමය සැමවිටම ජනතාවගේ පර්යේෂණවල අවධානයට ලක්ව ඇත. මෙම ලිපිය ප්රධාන වශයෙන් මෑත වසරවල දේශීය හා විදේශීය සිදුරු සහිත සිලිකන් කාබයිඩ් පිඟන් මැටි සකස් කිරීමේ ක්රමවල පර්යේෂණ ප්රගතිය සමාලෝචනය කරයි.
1. භෞතික ක්රමය
භෞතික ක්රමය යන්නෙන් අදහස් කරන්නේ සකස් කිරීමේ ක්රියාවලියේදී රසායනික ප්රතික්රියා හෝ නව ද්රව්ය ජනනය වීමකින් තොරව භෞතික සංසිද්ධි මාලාවක් නිසා සිදුරු සහිත සිලිකන් කාබයිඩ් පිඟන් මැටිවල හිස්තැන් ඇති වන බවයි. ප්රධාන යාන්ත්රණය වන්නේ ඝන ද්රව්යවල තාප හැකිලීම, ද්රව අවධියේ වාෂ්පීකරණය සහ ඝන අවධියේ සෘජු උත්පාදනය මගින් ඉතිරි වන හිස්තැන් මත විශ්වාසය තබා සිදුරු සහිත ව්යුහයක් සෑදීමයි. පොදු ක්රම අතර අංශු ගොඩගැසීමේ ක්රමය, කැටි-වියළීමේ ක්රමය, සොල්-ජෙල් ක්රමය යනාදිය ඇතුළත් වේ. මෑත වසරවල මතුවී ඇති ත්රිමාණ මුද්රණ තාක්ෂණය සෘජුවම මුද්රණය කර සිදුරු සහිත ව්යුහයන් සකස් කිරීමට ද භාවිතා කළ හැකිය.
1.1 අංශු ගොඩගැසීමේ ක්රමය
අංශු ඇසුරුම් සින්ටර් කිරීමේ ක්රමය සිදුරු සහිත සිලිකන් කාබයිඩ් සෙරමික් සකස් කිරීම සඳහා ඇති සරලම ක්රමයයි. මෙම ක්රමයේ මූලධර්මය වන්නේ සෙරමික් අංශුවල සින්ටර් කිරීමේ කාර්ය සාධනය උපයෝගී කරගනිමින් විවිධ SiC අංශු අතර සින්ටර් කිරීමේ බෙල්ල සෑදීමයි, එමඟින් අංශු සමුච්චය සිදුරු සහිත සෙරමික් සෑදීමට හැකි වේ. සින්ටර් කිරීමේ උෂ්ණත්වය අඩු කිරීම සඳහා, විවිධ SiC අංශු අතර සම්බන්ධතාවයක් ඇති කිරීම සඳහා සාමාන්යයෙන් අඩු ද්රවාංකයක් සහිත බන්ධකයක් එකතු කරනු ලැබේ. අංශු ඇසුරුම් සින්ටර් කිරීමේ ක්රමයේ ඇති සියලුම සිදුරු SiC අංශු අතර ඇසුරුම් පරතරයන්ගෙන් පරිවර්තනය වන බැවින්, නිමි සිදුරු සහිත සෙරමික් වල සිදුරු සහ සිදුරු ප්රමාණය කුඩු ප්රමාණය, බන්ධකයේ වර්ගය සහ එකතු කිරීමේ ප්රමාණය සහ සින්ටර් කිරීමේ පරාමිතීන් වෙනස් කිරීමෙන් පාලනය කළ හැකිය.
අංශු ගොඩගැසීමේ ක්රමය මගින් සිදුරු සහිත සිලිකන් කාබයිඩ් පිඟන් මැටි සකස් කිරීම සඳහා අමතර සිදුරු සාදන කාරක එකතු කිරීම අවශ්ය නොවේ. ක්රියාවලිය සරල වන අතර පාලනය කිරීමට සාපේක්ෂව පහසුය. කෙසේ වෙතත්, මෙම ක්රමය මගින් සකස් කරන ලද සිදුරු සහිත පිඟන් මැටි වල සිදුරු සාමාන්යයෙන් අඩුය. සිදුරු වල හැඩය, සිදුරු ප්රමාණය සහ සිදුරු ප්රධාන වශයෙන් තීරණය වන්නේ අමුද්රව්ය අංශු වල හැඩය, අංශු ප්රමාණය සහ ව්යාප්තිය මෙන්ම සින්ටර් කිරීමේ මට්ටම අනුව ය.
1.2 අධිශීතකරණ වියළීමේ ක්රමය
කැටි වියළීම යනු සෙරමික් සමුච්චයන් ජලය හෝ කාබනික ද්රාවක සමඟ ඒකාකාරව මිශ්ර කර සුදුසු ප්රමාණයේ විසරණ හෝ බන්ධක ඉදිරියේ පොහොරක් සෑදීම ඇතුළත් ක්රමයකි. ඉන්පසුව, හොඳින් මිශ්ර කළ පොහොර අච්චුවකට වත් කර අඩු උෂ්ණත්වවලදී වේගයෙන් ශීත කරනු ලබන අතර, එමඟින් ද්රව අවධි අනුකෘතිය ඉක්මනින් ඝන බවට පත් වේ. පසුව, ඝනීභවනය කරන ලද ඝන අවධිය පීඩන අඩු කිරීම හෝ රික්ත වියළීමේ ප්රතිකාරය හරහා උත්කෘෂ්ට කර ඉවත් කරනු ලැබේ. පොහොර ඇතුළත දිශානුගතව සකස් කරන ලද සිදුරු ව්යුහයන් සහිත හරිත ශරීරයක් ලබා ගැනීම සහ අවසානයේ සිදුරු සහිත සිලිකන් කාබයිඩ් පිඟන් මැටි නිපදවීම සඳහා සින්ටර් කිරීම.
1.3 ත්රිමාණ මුද්රණ ක්රමය
සිදුරු සහිත සිලිකන් කාබයිඩ් සෙරමික් සකස් කිරීම සඳහා වන ත්රිමාණ මුද්රණ ක්රමය මෑත වසරවල වර්ධනය වූ නව ආකාරයේ සූදානම් කිරීමේ ක්රියාවලියකි. මෙම ක්රියාවලිය පරිගණක ආධාරයෙන් නිර්මාණය කරන ලද ත්රිමාණ දත්ත ආකෘතියක් මත රඳා පවතී. මුද්රණ හිස හරහා, අමුද්රව්ය කුඩු ස්ථරය ස්ථරයෙන් ස්ථරයට ත්රිමාණ ජාල ව්යුහයකට ගොඩගැසීමට බන්ධකය ඉසිනු ලැබේ. ත්රිමාණ මුද්රණ සහ ප්රතික්රියා සින්ටර් කිරීමේ ක්රියාවලීන්ගේ සංයෝජනයෙන් අච්චු-නිදහස් නිෂ්පාදනය සහ සංකීර්ණ හැඩැති සෙරමික් වල ආසන්න-ශුද්ධ-ප්රමාණයේ සෑදීම ලබා ගත හැකිය.
සිදුරු සහිත සිලිකන් කාබයිඩ් පිඟන් මැටි සකස් කිරීම සඳහා වන ත්රිමාණ මුද්රණ ක්රමය සරල සැකසුම් ක්රියාවලියක්, ඉහළ සකස් කිරීම සහ සැකසුම් කාර්යක්ෂමතාවයක් සහ අච්චු අවශ්යතාවයක් නොමැත. සංකීර්ණ හැඩතල, ඒකාකාර ක්ෂුද්ර ව්යුහයන් සහ හොඳ සිදුරු සම්බන්ධතාවයක් සහිත සිදුරු සහිත සිලිකන් කාබයිඩ් පිඟන් මැටි සකස් කිරීමට පමණක් නොව, සිදුරු සහිත පිඟන් මැටි වල සිදුරු සහ සිදුරු ප්රමාණය පාලනය කළ හැකි සහ වෙනස් කළ හැකි ය. කෙසේ වෙතත්, මෙම ක්රමය දැනට ගවේෂණාත්මක පර්යේෂණ අවධියේ පවතින අතර, ක්රියාවලි පරාමිතීන් තවමත් තවදුරටත් ප්රශස්තිකරණය කළ යුතුය. මීට අමතරව, මෙම ක්රමය එක් පියවරකින් ඉහළ ශක්තියකින් යුත් සිදුරු සහිත සිලිකන් කාබයිඩ් පිඟන් මැටි සකස් කිරීම දුෂ්කර ය. අපේක්ෂිත නිෂ්පාදන නිෂ්පාදනය කිරීම සඳහා වෙනත් ක්රියාවලීන්ගේ සහාය අවශ්ය වන අතර එමඟින් සාපේක්ෂව ඉහළ පිරිවැයක් දැරීමට සිදුවේ.
1.4 පෙණ දැමීම
පෙණ දමන අච්චු ක්රමයට සෙරමික් හරිත ශරීරයට හෝ පූර්වගාමියාට පසුව සැකසීම හරහා වායුව ජනනය කළ හැකි වායුව හෝ ද්රව්ය එකතු කිරීම සහ සිදුරු සහිත සිලිකන් කාබයිඩ් සෙරමික් ලබා ගැනීම සඳහා එය සින්ටර් කිරීම ඇතුළත් වේ. අනෙකුත් සකස් කිරීමේ ක්රම මෙන් නොව, පෙණ දමන ක්රමය සංවෘත සෛල සෙරමික් සකස් කිරීම සඳහා ඵලදායී ක්රියාවලියකි.
2. රසායනික ක්රමය
රසායනික ක්රමය යන්නෙන් අදහස් කරන්නේ සිදුරු සහිත සිලිකන් කාබයිඩ් පිඟන් මැටිවල සිදුරු සහිත ව්යුහය සෑදී ඇත්තේ අකාබනික ලවණ හෝ එකතු කරන ලද කාබනික ද්රව්යවල වියෝජනය හෝ ප්රතික්රියාව මගින් බවත්, මුල් ස්ථානවල පුරප්පාඩු ඉතිරි වන බවත්ය. සිදුරු සහිත සිලිකන් කාබයිඩ් පිඟන් මැටි සකස් කිරීම සඳහා පොදු රසායනික ක්රම අතරට සිදුරු සාදන කාරක එකතු කිරීමේ ක්රමය, කාබනික පෙන කාවැද්දීමේ ක්රමය සහ ජීව විද්යාත්මක සැකිලි ක්රමය යනාදිය ඇතුළත් වේ.
2.1 කාබනික පෙන කාවැද්දීම
කාබනික පෙන කාවැද්දීමේ ක්රමයට කාබනික පෙන සැකිල්ලක් ලෙස භාවිතා කිරීම, සකස් කරන ලද සෙරමික් පොහොර අච්චුව ඒකාකාරව ආලේප කිරීම හෝ වාතය පිට කිරීම සඳහා අච්චුව පොහොරවල ගිල්වා, පොහොර කාබනික පෙන අච්චුවට ඒකාකාරව ඇලී ඇති බව සහතික කිරීම ඇතුළත් වේ. ඉන්පසු, වියළීම සහ ඉහළ උෂ්ණත්ව සින්ටර් කිරීම හරහා, කාබනික අච්චුව ඉවත් කරනු ලබන අතර, එමඟින් සිදුරු සහිත සෙරමික් ලබා ගනී.
මෙම ක්රමයේ ඇති වඩාත්ම කැපී පෙනෙන අඩුපාඩුව නම්, කුඩා සිදුරු සහිත සංවෘත සිදුරු සහිත නිෂ්පාදන නිපදවීමට එයට නොහැකි වීමයි. හැඩය සීමා කර ඇති අතර පූර්ව ආකෘතියේ ක්රියාකාරිත්වය අමුද්රව්ය මගින් බෙහෙවින් බලපායි. සකස් කරන ලද සිදුරු සහිත සෙරමික් ද්රව්යවල ඝනත්වය සහ ශක්තිය පාලනය කිරීම ද දුෂ්කර ය.
2.2 සිදුරු සාදන කාරක එකතු කිරීමේ ක්රමය
සිදුරු සාදන කාරක එකතු කිරීමෙන් සිදුරු සහිත සිලිකන් කාබයිඩ් පිඟන් මැටි සකස් කිරීම යනු සිලිකන් කාබයිඩ් කුඩු හෝ පූර්වගාමීන්ට සිදුරු සාදන කාරක එකතු කිරීම සහ පසුව ක්රියාවලීන් හරහා සිදුරු සාදන කාරක ඉවත් කිරීමයි. එහි ප්රතිඵලයක් ලෙස, සිදුරු සාදන කාරක විසින් මුලින් අල්ලාගෙන සිටි ස්ථාන සිදුරු සාදයි, පසුව උණුසුම සහ සින්ටර් කිරීම සිදු කරනු ලබන්නේ සිදුරු සහිත සෙරමික් සෑදීම සඳහා ය. එබැවින්, සිදුරු සාදන කාරක වර්ගය සහ මාත්රාව වෙනස් කිරීමෙන් නිමි සිදුරු සහිත සෙරමික් වල සිදුරු, සිදුරු රූප විද්යාව, සිදුරු ප්රමාණය සහ ව්යාප්තිය පහසුවෙන් පාලනය කළ හැකිය. ස්වාභාවික හෝ කෘතිම කාබනික බහු අවයවික, ද්රව, ලවණ, පිඟන් මැටි හෝ වෙනත් කුඩු ආදිය ඇතුළුව සිදුරු සාදන කාරක වර්ග ඉතා පුළුල් වේ. විවිධ සිදුරු සාදන කාරක ඉවත් කිරීමේ ක්රියාවලීන් වෙනස් වේ. කාබනික පොලිමර් සිදුරු සාදන කාරක සාමාන්යයෙන් රත් කිරීම සහ වියෝජනය මගින් ඉවත් කරනු ලැබේ, ද්රව සිදුරු සාදන කාරක ස්ඵටිකීකරණය සහ සබ්ලිමේෂන් හරහා ඉවත් කළ හැකිය, ලවණ ජල පෙරීම මගින් ඉවත් කළ හැකිය, සහ සෙරමික් කුඩු සුදුසු ද්රාවණ පෙරීම මගින් ඉවත් කළ හැකිය.
2.3 ජීව විද්යාත්මක සැකිලි ක්රමය
ජෛව ද්රව්යවල ක්ෂුද්ර සිදුරු ව්යුහය කෘතිම ද්රව්යවලට වඩා සැලකිය යුතු ලෙස වෙනස් වේ. එහි අද්විතීය ව්යුහය නිසා, ජීවීන් සැකිලි ලෙස භාවිතා කරමින් සමාන ව්යුහයන් සහිත සිදුරු සහිත සෙරමික් ද්රව්ය සකස් කිරීම පුළුල් අවධානයක් දිනාගෙන ඇත [10]. ජීව විද්යාත්මක සැකිලි ක්රමය සහ කාබනික පෙන කාවැද්දීමේ ක්රමය සමානකම් බෙදා ගනී. කාබනික පෙන කාවැද්දීමේ ක්රමය සැකිල්ල ලෙස කෘතිම ස්පොන්ජියක් භාවිතා කරන අතර ජීව විද්යාත්මක සැකිලි ක්රමය සැකිල්ල ලෙස ස්වාභාවික ජීවීන් භාවිතා කරයි.
සිදුරු සහිත සිලිකන් කාබයිඩ් පිඟන් මැටි සකස් කිරීම සඳහා ජීව විද්යාත්මක සැකිලි ක්රමයට සරල ක්රියාවලියක් සහ අඩු පිරිවැයක් යන වාසි ඇත. එයට සංකීර්ණ හැඩතල සහිත පිඟන් මැටි නිපදවිය හැකි අතර ස්වාභාවික ජීව විද්යාත්මක ද්රව්යවල ව්යුහය උපරිම ප්රමාණයකට අනුකරණය කළ හැකිය. කෙසේ වෙතත්, ඉහළ උෂ්ණත්ව කාබනීකරණ ක්රියාවලියේදී ජීව විද්යාත්මක සැකිල්ල ඉරිතැලීම් වලට ගොදුරු වන අතර එය සිදුරු සහිත සිලිකන් කාබයිඩ් පිඟන් මැටිවල යාන්ත්රික ගුණාංග කෙරෙහි සැලකිය යුතු බලපෑමක් ඇති කරයි. එපමණක් නොව, සකස් කරන ලද සිදුරු සහිත සිලිකන් කාබයිඩ් පිඟන් මැටිවල සිදුරු ව්යුහය ප්රධාන වශයෙන් ජීව විද්යාත්මක සැකිල්ලේම ක්ෂුද්ර ව්යුහය මත රඳා පවතින අතර එහි සැලසුම් කිරීමේ හැකියාව දුර්වලයි. මීට අමතරව, මෙම ක්රමයට SiC හි සාපේක්ෂව අඩු පරිවර්තන කාර්යක්ෂමතාව, SiC ප්රතික්රියා ස්ථරයේ පහසු වැගිරීම සහ දිගු සූදානම් කිරීමේ චක්රයක් වැනි අවාසි ද ඇත.
පළ කිරීමේ කාලය: ජූලි-22-2025