Када су узорципорозна силицијум-карбидна керамикапрви пут виђене у лабораторији, структуре сличне саћу представљене под електронским микроскопом изгледале су тачно као кошница увећана милион пута. Овај посебан материјал са порозношћу од 15-60% тихо се сели из комора за сагоревање ваздухопловних мотора у наш свакодневни живот.
У гасној турбини на 1600℃, обични материјали су се одавно претворили у растопљено гвожђе, али порозни силицијум карбид одржава запањујућу стабилност. Прошле године, приликом посете Шангајском институту за керамику Кинеске академије наука, један истраживач је демонстрирао занимљив експеримент: стављајући порозни лим силицијум карбида у пламен кисеоника и ацетилена (око 3000℃), термометар на полеђини је показао да се температура повећала само за 72℃. Ова отпорност на топлоту, која потиче од кристалне структуре β-SiC, чини га „невидљивим оклопом“ за систем термичке заштите свемирских летелица. Још боље, те поре микронске величине су попут безброј сићушних димњака, смањујући ефикасност проводљивости топлоте за 40-60% у поређењу са чврстом керамиком.
Можда чак ни научници за материјале нису очекивали да ће ова врста керамике, првобитно развијена за екстремна окружења, доживети други пролеће у медицинској области. Клиничка истраживања објављена у часопису Journal of Biomaterials 2024. године показују да силицијум-карбидни скелети са градијентним структурама величине пора (5 μm на површини и 200 μm на дну) имају стопу интеграције са костима 2,3 пута већу од традиционалних имплантата од легуре титанијума.
Сам процес припреме порозног силицијум карбида је хемијска магија. Помоћу методе са средством за формирање пора (обично полиметил метакрилатне микросфере) или методе реакционог синтеровања, инжењери материјала могу прецизно да контролишу карактеристике пора попут парфимера. Занимљиво је да најновији патент компаније 3М у Сједињеним Државама показује да коришћење рециклираног дијатомита као природног шаблона не само да смањује трошкове производње за 18%, већ и неочекивано добија бионичку структуру сличну коралним костима. Ова техника „претварања отпада у благо“ прецизно се поклапа са таоистичком мудрошћу о „корисности бескорисног“.
Примена
- У области заштите животне средине:Као основни материјал филтера за честице дизел возила (DPF), може да заустави 99,7% PM2.5
- Енергетска револуција:Подршка електрода за горивне ћелије са чврстим оксидом (SOFC) повећава ефикасност производње електричне енергије на 65%
- Биомедицински:Структура пора 3Д штампаних коштаних скела подстиче раст ћелија и скраћује циклус клиничког зарастања за 30%
- Производња полупроводника:Животни век полирајућих плочица је продужен за три пута, а TSMC-ов 3nm процес је купљен на велико
Време објаве: 30. јул 2025.