Keramik silikon karbida (SiC) parantos lami dianggo sacara lega di sababaraha widang manufaktur canggih kusabab karasana anu luhur, kakuatan anu luhur, koefisien ékspansi termal anu alit, konduktivitas termal anu luhur, stabilitas kimia anu saé, résistansi kejut termal anu saé sareng résistansi oksidasi. Salian ti ciri-ciri keramik silikon karbida anu kasebat di luhur, keramik silikon karbida porous, kalayan struktur porous mikroskopis anu unik, gaduh prospek aplikasi anu lega dina widang sapertos metalurgi, rékayasa kimia, perlindungan lingkungan sareng énergi, anu sacara signifikan ngalegaan ruang lingkup aplikasi keramik silikon karbida.
Sipat-sipat husus tinakeramik silikon karbida porousutamina nguntungkeun tina struktur porous anu unik, anu kalebet porositas, ukuran sareng distribusi pori, sareng bentuk pori, jsb. Ku kituna, perlu pikeun ngatur porositas, ukuran sareng distribusi pori, ogé bentuk pori-pori ngalangkungan metode persiapan pikeun kéngingkeun struktur porous anu dipikahoyong. Ku alatan éta, metode persiapanna salawasna janten fokus panalungtikan masarakat. Artikel ieu utamina marios kamajuan panalungtikan dina metode persiapan keramik silikon karbida porous di jero sareng di luar negeri dina sababaraha taun ka pengker.
1. Métode Fisik
Métode fisik nuduhkeun kanyataan yén rongga dina keramik silikon karbida porous disababkeun ku runtuyan fénoména fisik salami prosés persiapan, tanpa lumangsungna réaksi kimia atanapi generasi zat anyar. Mékanisme utama nyaéta ngabentuk struktur porous ku cara ngandelkeun rongga anu ditinggalkeun ku kontraksi termal zat padet, penguapan fase cair, sareng sublimasi langsung fase padet. Métode umum kalebet metode susun partikel, metode pangeringan beku, metode sol-gel, jsb. Téhnologi percetakan 3D anu muncul dina sababaraha taun terakhir ogé tiasa dianggo pikeun nyetak langsung sareng nyiapkeun struktur porous.
1.1 Métode susun partikel
Métode sintering pengepakan partikel mangrupikeun cara anu paling saderhana pikeun nyiapkeun keramik silikon karbida porous. Prinsip metode ieu nyaéta ngamangpaatkeun kinerja sintering partikel keramik sorangan pikeun ngabentuk beuheung sintering antara partikel SiC anu béda, sahingga ngamungkinkeun akumulasi partikel pikeun ngabentuk keramik porous. Pikeun nurunkeun suhu sintering, jumlah pangiket anu tangtu kalayan titik lebur anu langkung handap biasana ditambahkeun pikeun ngabentuk sambungan antara partikel SiC anu béda. Kusabab sadaya pori-pori dina metode sintering pengepakan partikel dirobih tina celah pengepakan antara partikel SiC, porositas sareng ukuran pori keramik porous anu réngsé tiasa dikontrol ku cara ngarobih ukuran bubuk, jinis sareng jumlah tambahan pangiket, sareng parameter sintering.
Nyiapkeun keramik silikon karbida porous ku metode susun partikel henteu meryogikeun panambahan agén pembentuk pori tambahan. Prosésna saderhana sareng relatif gampang dikontrol. Nanging, porositas keramik porous anu disiapkeun ku metode ieu umumna handap. Bentuk, ukuran pori sareng porositas pori utamina ditangtukeun ku bentuk, ukuran partikel sareng distribusi partikel bahan baku, ogé tingkat sintering.
1.2 Métode Pangeringan Beku
Pangeringan beku nyaéta hiji métode anu ngalibatkeun nyampur agregat keramik sacara rata sareng cai atanapi pangleyur organik kalayan jumlah dispersan atanapi pangiket anu pas pikeun ngabentuk bubur. Teras, bubur anu dicampur kalayan saé dituang kana citakan sareng gancang dibekukeun dina suhu anu handap, ngamungkinkeun matriks fase cair gancang padet janten padet. Salajengna, fase padet anu padet disublimasikeun sareng dipiceun ngalangkungan pangurangan tekanan atanapi perlakuan pangeringan vakum. Métode pikeun kéngingkeun awak héjo kalayan struktur pori anu disusun sacara arah anu tinggaleun di jero bubur sareng pamustunganana disinter pikeun ngahasilkeun keramik silikon karbida anu porous.
1.3 Métode Nyetak 3D
Métode percetakan 3D pikeun nyiapkeun keramik silikon karbida porous mangrupikeun jinis prosés persiapan énggal anu parantos dimekarkeun dina sababaraha taun ka pengker. Prosés ieu ngandelkeun modél data tilu diménsi anu dirancang kalayan bantosan komputer. Ngaliwatan sirah percetakan, pangiket disemprot pikeun numpuk bubuk bahan baku lapisan demi lapisan kana struktur jaringan tilu diménsi. Kombinasi percetakan 3D sareng prosés sintering réaksi tiasa ngahontal manufaktur anu bébas kapang sareng ngabentuk keramik anu bentukna kompléks ampir ukuran bersih.
Métode percetakan 3D pikeun nyiapkeun keramik silikon karbida porous ngagaduhan prosés ngabentuk anu saderhana, efisiensi persiapan sareng pamrosésan anu luhur, sareng henteu peryogi cetakan. Éta henteu ngan ukur tiasa dianggo pikeun nyiapkeun keramik silikon karbida porous kalayan bentuk anu rumit, mikrostruktur anu seragam sareng konektivitas pori anu saé, tapi ogé porositas sareng ukuran pori keramik porous tiasa dikontrol sareng disaluyukeun. Nanging, metode ieu masih dina tahap panalungtikan éksplorasi ayeuna, sareng parameter prosésna masih kedah dioptimalkeun langkung lanjut. Salaku tambahan, metode ieu hésé nyiapkeun keramik silikon karbida porous kakuatan tinggi dina hiji léngkah. Éta meryogikeun bantosan prosés sanés pikeun ngahasilkeun produk anu dipikahoyong, anu nyababkeun biaya anu relatif luhur.
1.4 Ngabusa
Métode moulding foaming ngalibatkeun nambahkeun gas atanapi zat anu tiasa ngahasilkeun gas ngalangkungan pamrosésan salajengna kana awak héjo keramik atanapi prékursor, teras sintering pikeun kéngingkeun keramik silikon karbida porous. Teu sapertos metode persiapan anu sanés, metode foaming mangrupikeun prosés anu efektif pikeun nyiapkeun keramik sél katutup.
2. Métode Kimia
Métode kimiawi nuduhkeun kanyataan yén struktur porous dina keramik silikon karbida porous kabentuk ku dékomposisi atanapi réaksi uyah anorganik atanapi zat organik anu ditambahkeun, ninggalkeun lowong dina posisi aslina. Métode kimiawi umum pikeun nyiapkeun keramik silikon karbida porous kalebet metode panambahan agén pembentuk pori, metode impregnasi busa organik, sareng metode citakan biologis, jsb.
2.1 Impregnasi Busa Organik
Métode impregnasi busa organik ngalibatkeun ngagunakeun busa organik salaku citakan, ngalapis bubur keramik anu tos disiapkeun sacara rata dina citakan atanapi ngalelepkeun citakan kana bubur pikeun ngaluarkeun hawa, mastikeun bubur napel sacara rata kana citakan busa organik. Teras, ngalangkungan pangeringan sareng sintering suhu luhur, citakan organik dicabut, sahingga ngahasilkeun keramik anu keropos.
Kakurangan anu paling penting tina metode ieu nyaéta henteu tiasa ngahasilkeun produk porositas katutup pori-pori leutik. Bentukna diwatesan sareng kinerja preform dipangaruhan pisan ku bahan baku. Kapadetan sareng kakuatan bahan keramik porous anu disiapkeun ogé hésé dikontrol.
2.2 Métode Nambahkeun Agén Pembentuk Pori
Nyiapkeun keramik silikon karbida porous ku cara nambahkeun agén pembentuk pori ngalibatkeun nambahkeun agén pembentuk pori kana bubuk silikon karbida atanapi prékursor, teras miceun agén pembentuk pori ngaliwatan prosés salajengna. Hasilna, posisi anu mimitina ditempatan ku agén pembentuk pori ngabentuk pori, teras dipanaskeun sareng disinter dilaksanakeun pikeun ngabentuk keramik porous. Ku alatan éta, ngarobih jinis sareng dosis agén pembentuk pori tiasa sacara gampil ngontrol porositas, morfologi pori, ukuran pori sareng distribusi keramik porous anu parantos réngsé. Jenis agén pembentuk pori seueur pisan, kalebet polimér organik alami atanapi sintétis, cairan, uyah, keramik atanapi bubuk sanésna, jsb. Prosés miceun agén pembentuk pori anu béda-béda béda-béda. Agén pembentuk pori polimér organik biasana dipiceun ku cara dipanaskeun sareng didékomposisi, agén pembentuk pori cair tiasa dipiceun ku cara kristalisasi sareng sublimasi, uyah tiasa dipiceun ku cara filtrasi cai, sareng bubuk keramik tiasa dipiceun ku cara filtrasi larutan anu pas.
2.3 Métode Citakan Biologis
Struktur pori mikroskopis dina biomaterial béda pisan sareng anu aya dina bahan sintétis. Kusabab strukturna anu unik, persiapan bahan keramik porous kalayan struktur anu sami nganggo organisme salaku citakan parantos nampi perhatian anu lega [10]. Métode citakan biologis sareng metode impregnasi busa organik ngagaduhan kamiripan. Métode impregnasi busa organik nganggo spons jieunan salaku citakan, sedengkeun metode citakan biologis nganggo organisme alami salaku citakan.
Métode citakan biologis pikeun nyiapkeun keramik silikon karbida porous ngagaduhan kaunggulan prosés anu saderhana sareng biaya anu murah. Éta tiasa ngahasilkeun keramik kalayan bentuk anu rumit sareng tiasa niru struktur bahan biologis alami sacara maksimal. Nanging, citakan biologis rentan ka retakan nalika prosés karbonisasi suhu luhur, anu gaduh dampak anu signifikan kana sipat mékanis keramik silikon karbida porous. Leuwih ti éta, struktur pori keramik silikon karbida porous anu disiapkeun utamina gumantung kana mikrostruktur citakan biologis éta sorangan, sareng desainna goréng. Salaku tambahan, metode ieu ogé ngagaduhan sababaraha kalemahan, sapertos efisiensi konvérsi SiC anu relatif handap, gampang ngaleupaskeun lapisan réaksi SiC, sareng siklus persiapan anu panjang.
Waktos posting: 22-Jul-2025