ซิลิกอนไนไตรด์ – เซรามิกโครงสร้างที่มีประสิทธิภาพโดยรวมดีที่สุด

เซรามิกพิเศษหมายถึงเซรามิกประเภทหนึ่งที่มีคุณสมบัติทางกล ทางกายภาพ หรือทางเคมีพิเศษ วัตถุดิบที่ใช้และเทคโนโลยีการผลิตที่จำเป็นนั้นแตกต่างอย่างมากจากเซรามิกทั่วไปและการพัฒนา ตามลักษณะเฉพาะและการใช้งาน เซรามิกพิเศษสามารถแบ่งได้เป็น 2 ประเภท ได้แก่ เซรามิกโครงสร้างและเซรามิกฟังก์ชัน ในจำนวนนี้ เซรามิกโครงสร้างหมายถึงเซรามิกที่สามารถใช้เป็นวัสดุโครงสร้างทางวิศวกรรม ซึ่งโดยทั่วไปจะมีความแข็งแรงสูง ความแข็งสูง โมดูลัสความยืดหยุ่นสูง ทนต่ออุณหภูมิสูง ทนต่อการสึกหรอ ทนต่อการกัดกร่อน ทนต่อการเกิดออกซิเดชัน ทนต่อการกระแทกจากความร้อน และคุณสมบัติอื่นๆ

เซรามิกโครงสร้างมีหลายประเภท ข้อดีและข้อเสีย และทิศทางการใช้งานของข้อดีและข้อเสียนั้นแตกต่างกัน โดยที่ “เซรามิกซิลิกอนไนไตรด์” ได้รับการยกย่องว่ามีประสิทธิภาพการทำงานที่ครอบคลุมและโดดเด่นที่สุดในตระกูลเซรามิกโครงสร้าง เนื่องจากมีความสมดุลของประสิทธิภาพในทุกด้าน และมีขอบเขตการใช้งานที่กว้างมาก

ข้อดีของเซรามิกซิลิกอนไนไตรด์

ซิลิกอนไนไตรด์ (Si3N4) สามารถแบ่งได้เป็นสารประกอบพันธะโควาเลนต์ โดยมี [SiN4] 4-เตตระฮีดรอนเป็นหน่วยโครงสร้าง ตำแหน่งเฉพาะของอะตอมไนโตรเจนและซิลิกอนสามารถดูได้จากรูปด้านล่าง ซิลิกอนอยู่ตรงกลางของเตตระฮีดรอน และตำแหน่งของจุดยอดทั้งสี่ของเตตระฮีดรอนถูกครอบครองโดยอะตอมไนโตรเจน จากนั้นเตตระฮีดรอนทั้งสามจะแบ่งปันอะตอมหนึ่งอะตอมโดยขยายออกไปอย่างต่อเนื่องในปริภูมิสามมิติ ในที่สุดโครงสร้างเครือข่ายก็ถูกสร้างขึ้น คุณสมบัติหลายประการของซิลิกอนไนไตรด์มีความเกี่ยวข้องกับโครงสร้างเตตระฮีดรอนนี้

โครงสร้างผลึกของซิลิกอนไนไตรด์มีสามแบบ ได้แก่ เฟส α, β และ γ โดยเฟส α และ β เป็นรูปแบบที่พบมากที่สุดของซิลิกอนไนไตรด์ เนื่องจากอะตอมไนโตรเจนรวมกันอย่างแน่นหนา ซิลิกอนไนไตรด์จึงมีความแข็งแรงสูง ความแข็งสูง และทนต่ออุณหภูมิสูงได้ดี และความแข็งสามารถเข้าถึง HRA91~93 ความแข็งทางความร้อนที่ดี สามารถทนต่ออุณหภูมิสูง 1,300~1,400 ℃ ปฏิกิริยาเคมีเล็กน้อยกับธาตุคาร์บอนและโลหะทำให้ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำ หล่อลื่นตัวเองได้และทนต่อการสึกหรอ ทนต่อการกัดกร่อนได้ดี นอกจากกรดไฮโดรฟลูออริกแล้ว ยังไม่ทำปฏิกิริยากับกรดอนินทรีย์อื่นๆ อุณหภูมิสูงยังมีความต้านทานการเกิดออกซิเดชันอีกด้วย นอกจากนี้ยังมีความต้านทานการกระแทกจากความร้อนที่ดี การเย็นตัวอย่างรวดเร็วในอากาศและความร้อนที่รุนแรงจะไม่แตกสลาย การคืบคลานของเซรามิกซิลิกอนไนไตรด์จะลดลงที่อุณหภูมิสูง และการเสียรูปพลาสติกที่ช้าจะมีขนาดเล็กภายใต้การกระทำของอุณหภูมิสูงและภาระคงที่

นอกจากนี้เซรามิกซิลิกอนไนไตรด์ยังมีค่าความแข็งแรงจำเพาะสูง โหมดจำเพาะสูง การนำความร้อนสูง คุณสมบัติทางไฟฟ้าที่ยอดเยี่ยม และข้อได้เปรียบอื่นๆ ดังนั้นจึงมีคุณค่าการใช้งานเฉพาะในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง เช่น อุณหภูมิสูง ความเร็วสูง สื่อที่กัดกร่อนอย่างรุนแรง และถือเป็นหนึ่งในวัสดุเซรามิกโครงสร้างที่มีแนวโน้มมากที่สุดสำหรับการพัฒนาและการใช้งาน และมักจะกลายเป็นตัวเลือกแรกในหลายๆ การใช้งานที่ต้องมีการทดสอบ