La espuma de carburo de silicio es un material polivalente con numerosos usos. Presume de una gran resistencia a la tracci\u00f3n y conductividad el\u00e9ctrica, al tiempo que resiste la corrosi\u00f3n de \u00e1cidos y \u00e1lcalis.<\/p>\n
El SiC estructurado en espuma es un nuevo e innovador material portador de catalizadores, que ha demostrado poseer excelentes propiedades mec\u00e1nicas y t\u00e9rmicas, as\u00ed como una elevada porosidad y superficie. Este material ofrece varias ventajas sobre sus predecesores, como la s\u00edlice, la cer\u00e1mica de al\u00famina y el carb\u00f3n activado.<\/p>\n
La cer\u00e1mica espumada presenta estructuras de red tridimensionales especiales y una alta porosidad con una densidad aparente relativamente baja, lo que la convierte en un material excelente para filtrar l\u00edquidos corrosivos y contaminantes medioambientales, transferencia de calor, absorci\u00f3n de energ\u00eda y aplicaciones de resistencia a la presi\u00f3n. Adem\u00e1s, tambi\u00e9n pueden servir como medio filtrante en equipos de transporte, maquinaria y aplicaciones de defensa nacional.<\/p>\n
Existen varias t\u00e9cnicas de fabricaci\u00f3n para producir cer\u00e1micas porosas de carburo de silicio (SiC). Estos m\u00e9todos incluyen t\u00e9cnicas de r\u00e9plica, m\u00e9todos de plantilla de sacrificio y m\u00e9todos de espumado; el espumado suele emplear compuestos org\u00e1nicos que se descomponen sin dejar residuos durante la cocci\u00f3n, como microesferas de poli(metacrilato de metilo), como marcadores de posici\u00f3n para formar parte de la porosidad final de la cer\u00e1mica.<\/p>\n
Las espumas de SiC de c\u00e9lula abierta producidas son porosas, con una porosidad media de 73,4 vol%, debido a la presencia de tensioactivos que reducen la tensi\u00f3n interfacial gas-l\u00edquido y evitan el adelgazamiento y la rotura de las burbujas, adem\u00e1s de tener una impresionante resistencia a la flexi\u00f3n de hasta 1,6 MPa.<\/p>\n
Para crear espumas de c\u00e9lula abierta, el alilhidridopolicarbosilano l\u00edquido se reticul\u00f3 con dimetilsulfuro de borano (BDMS, fuente de boro) para formar policarbosilano s\u00f3lido modificado con boro que se mezcl\u00f3 en una proporci\u00f3n de 20:80 con microesferas de PMMA para prensado en caliente antes de ser pirolizadas a 1000 grados C en arg\u00f3n para formar espumas de SiC con poros definidos y microestructura que se identificaron mediante an\u00e1lisis de microscop\u00eda electr\u00f3nica de barrido (SEM) as\u00ed como mediciones de porosimetr\u00eda de mercurio.<\/p>\n
El carburo de silicio (SiC), com\u00fanmente conocido como carborundo, es un compuesto qu\u00edmico extremadamente duro formado por silicio y carbono. El carburo de silicio, que se encuentra en la naturaleza en forma de gema moissanita, se produce en masa en forma de polvo y cristales para su uso como material abrasivo debido a sus propiedades semiconductoras de banda ancha y su resistencia a altas temperaturas.<\/p>\n
Los abrasivos cer\u00e1micos de c\u00e9lula abierta de SiC con porosidades superiores a 80% y tama\u00f1os de c\u00e9lula que van de micras a mil\u00edmetros se utilizan comercialmente en aplicaciones que van desde la filtraci\u00f3n de metal fundido, quemadores radiantes, soportes de catalizadores, mobiliario de hornos y limpieza de l\u00edneas con acumulaci\u00f3n de dureza o cascarilla de laminaci\u00f3n. Los abrasivos cer\u00e1micos de espuma tambi\u00e9n constituyen una soluci\u00f3n excelente para los servicios de limpieza de l\u00edneas que tienen dificultades para llegar a materiales m\u00e1s duros debido a la acumulaci\u00f3n de dureza o cascarilla de laminaci\u00f3n.<\/p>\n
Las espumas con grupos Si-H constituyen precursores precer\u00e1micos ideales, por lo que se combinan con precursores de aerogeles para crear cer\u00e1micas finales. Sus espectros XRD y FTIR demuestran que estos grupos Si-H han formado enlaces cruzados con anillos arom\u00e1ticos de divinilbenceno para garantizar la estabilidad mec\u00e1nica y formar compuestos precer\u00e1micos que se adhieren a esta teor\u00eda.<\/p>\n
Los abrasivos espumados tienen una extraordinaria resistencia a la tracci\u00f3n comparada con la de la al\u00famina, de 280 MPa y 440 GPa respectivamente, lo que proporciona una notable resistencia y durabilidad durante aplicaciones a altas temperaturas en las que otros materiales se degradan o descomponen con facilidad. Los experimentos de fatiga t\u00e9rmica en espumas de Si-SiC sobre Al2O3 a 800 y 1000 degC revelan esta ventaja, con menos macrofisuras desarroll\u00e1ndose a trav\u00e9s de las superficies de fractura como resultado de los experimentos de fatiga t\u00e9rmica en espumas de Si-SiC abrasivos sobre Al2O3 ensayos de fatiga t\u00e9rmica a 800 y 1000 degC los estudios de fatiga t\u00e9rmica proporcionan pruebas de este rendimiento superior cuando se exponen a temperaturas extremas (800 y 1000 degC respectivamente). Los experimentos de fatiga t\u00e9rmica demuestran que esta ventaja es superior a la del Al2O3 en t\u00e9rminos de resiliencia; los ensayos de fatiga t\u00e9rmica realizados en condiciones en las que otros materiales se degradar\u00edan r\u00e1pidamente; los ensayos de fatiga t\u00e9rmica realizados en condiciones que demuestran su uso frente a su hom\u00f3logo de aluminio, en las que otros materiales se degradar\u00edan o descompondr\u00edan f\u00e1cilmente al ser sometidos a temperaturas (800 y 1000 degC), siendo menos frecuente la aparici\u00f3n de macrogrietas en las superficies de fractura debido a la exposici\u00f3n a temperaturas m\u00e1s bajas.<\/p>\n
El carburo de silicio es un material excepcional conocido por su resistencia a entornos qu\u00edmicos agresivos. Con una densidad espec\u00edfica de 3,21 g\/cm3, el carburo de silicio destaca por ser un material m\u00e1s denso que la cer\u00e1mica, pero menos denso que algunos metales. Adem\u00e1s, este vers\u00e1til material presenta buenas caracter\u00edsticas de moldeabilidad y resistencia a la tracci\u00f3n que le permiten adaptarse f\u00e1cilmente a diversas aplicaciones.<\/p>\n
Esta caracter\u00edstica hace que la fibra de carbono sea importante en varias aplicaciones, incluidas las que requieren durabilidad y resistencia a altas temperaturas, con su capacidad para resistir da\u00f1os f\u00edsicos por impacto y presi\u00f3n, as\u00ed como su excepcional \u00edndice de dureza de Mohs 9, que le proporciona una excelente resistencia a la abrasi\u00f3n, algo esencial cuando se utiliza para la pigmentaci\u00f3n de l\u00edneas.<\/p>\n
Las espumas cer\u00e1micas tambi\u00e9n presentan una alta conductividad t\u00e9rmica en comparaci\u00f3n con otros materiales cer\u00e1micos, lo que las hace especialmente \u00fatiles en aplicaciones con materiales de cambio de fase (PCM). Sus celdas y ligamentos permiten una transferencia eficaz del calor entre los fluidos que fluyen a trav\u00e9s de ella, aumentando as\u00ed las tasas de acoplamiento y, por tanto, la eficiencia.<\/p>\n
Las espumas cer\u00e1micas son conocidas por su conductividad el\u00e9ctrica. Esta cualidad proviene de su n\u00facleo de carbono v\u00edtreo reticulado que ha sido recubierto de carburo de silicio, complementando sus altas resistencias mec\u00e1nicas y tolerancia a la temperatura. Adem\u00e1s, los cer\u00e1micos de espuma Duocel (r) se caracterizan por su gran superficie, que acelera el flujo de fluidos y ayuda a reducir los tiempos de inactividad de la l\u00ednea y los costes de limpieza; su conductividad el\u00e9ctrica se mantiene constante tambi\u00e9n a temperaturas m\u00e1s elevadas.<\/p>\n
La espuma de carburo de silicio ofrece una excelente resistencia a la corrosi\u00f3n a altas temperaturas, lo que la convierte en el material ideal para aplicaciones como sistemas de protecci\u00f3n t\u00e9rmica y estanter\u00edas de hornos y reactores. Esto se debe a su bajo coeficiente de expansi\u00f3n t\u00e9rmica, alta resistencia mec\u00e1nica y comportamiento indeformable cuando se expone a temperaturas elevadas. Adem\u00e1s, su estructura de red especial aumenta la superficie de los poros para absorber r\u00e1pidamente m\u00e1s mol\u00e9culas de l\u00edquidos y gases sin dejar que fluyan libremente y causen contaminaci\u00f3n.<\/p>\n
Adem\u00e1s, su excelente moldeabilidad y procesamiento con herramientas de diamante lo hacen ideal para producir piezas complejas de grandes dimensiones y formas intrincadas. Adem\u00e1s, no sufre corrosi\u00f3n por \u00e1cidos y \u00e1lcalis al filtrar l\u00edquidos, por lo que se evitan los dep\u00f3sitos en su superficie de soluciones \u00e1cidas y alcalinas y se reducen dr\u00e1sticamente el tiempo y los costes de mantenimiento de los sistemas que utilizan este material.<\/p>\n
La espuma de carburo de silicio presenta un coeficiente de transferencia de calor mejorado gracias a su estructura de red espacial especial, lo que la hace adecuada para aplicaciones como el tratamiento t\u00e9rmico de componentes electr\u00f3nicos, placas de fondo de lecho fluidizado, humidificadores y calderas de agua. Adem\u00e1s, el material mejora la eficacia de la recogida de humos de motores di\u00e9sel, lo que lo convierte en una opci\u00f3n viable para los colectores de gases de escape.<\/p>\n
La sinterizaci\u00f3n de la espuma cer\u00e1mica de carburo de silicio puede completarse a presi\u00f3n atmosf\u00e9rica sin necesidad de alta temperatura o atm\u00f3sfera inerte, lo que reduce significativamente los costes de producci\u00f3n de las empresas. Adem\u00e1s, esta espuma cer\u00e1mica no se corroe f\u00e1cilmente en ambientes \u00e1cidos o alcalinos al filtrar el l\u00edquido, por lo que no contamina el l\u00edquido met\u00e1lico filtrado. Como resultado de sus caracter\u00edsticas de dise\u00f1o y filtrabilidad, se pueden fabricar f\u00e1cilmente productos de gran tama\u00f1o o forma compleja mediante este m\u00e9todo de sinterizaci\u00f3n.<\/p>\n
Las cer\u00e1micas de nitruro de silicio y SiAlON se sinterizan normalmente sin presi\u00f3n utilizando un horno de vac\u00edo; sin embargo, cuando se utilizan composiciones con pocos aditivos que liberan nitr\u00f3geno durante el calentamiento y la sinterizaci\u00f3n, se produce la volatilizaci\u00f3n del nitr\u00f3geno; por lo tanto, se requieren aplicaciones de alta presi\u00f3n para evitar eficazmente la volatilizaci\u00f3n durante el calentamiento y la sinterizaci\u00f3n.<\/p>\n
Para hacer frente a estos retos, desarrollamos la sinterizaci\u00f3n a baja presi\u00f3n (LPS). Esta t\u00e9cnica utiliza la presi\u00f3n del gas atmosf\u00e9rico por encima de un valor umbral para evitar la p\u00e9rdida de nitr\u00f3geno durante la sinterizaci\u00f3n y puede producir densidades mucho m\u00e1s altas que los m\u00e9todos tradicionales.<\/p>\n
El LPS tambi\u00e9n facilita ciclos de sinterizaci\u00f3n r\u00e1pidos y productos de forma casi neta, lo que le confiere una ventaja sobre los m\u00e9todos de aglomeraci\u00f3n por reacci\u00f3n utilizados actualmente para fabricar cer\u00e1micas de carburo de silicio grandes y complejas. Adem\u00e1s, este proceso permite que materiales distintos se sintericen juntos con mayor facilidad, lo que posibilita la formaci\u00f3n de nuevos materiales compuestos que podr\u00edan aumentar las tasas de reciclaje al aprovechar materiales de desecho que normalmente se tirar\u00edan y combinarlos con material cer\u00e1mico para crear nuevos materiales compuestos con propiedades \u00fanicas y deseables.<\/p>\n
Los filtros de espuma cer\u00e1mica de carburo de silicio pueden utilizarse para la filtraci\u00f3n de metal fundido con el fin de eliminar las inclusiones no met\u00e1licas del l\u00edquido de aluminio y purificarlo, mejorando en gran medida la calidad de la fundici\u00f3n, disminuyendo las p\u00e9rdidas de chatarra y mejorando la eficiencia de la producci\u00f3n. Los filtros de espuma est\u00e1n disponibles en tres grados de porosidad: 10, 20 \u00f3 30 ppi, en funci\u00f3n de las condiciones de funcionamiento y los efectos de filtraci\u00f3n deseados. Es crucial que seleccione un filtro eficaz adaptado a estas condiciones de funcionamiento para obtener el m\u00e1ximo impacto de filtraci\u00f3n.<\/p>\n
Las espumas cer\u00e1micas ofrecen caracter\u00edsticas superiores a las de otros materiales tradicionales utilizados para la filtraci\u00f3n de metales fundidos: mayor porosidad, conductividad t\u00e9rmica, resistencia mec\u00e1nica, resistencia a la oxidaci\u00f3n y resistencia a la corrosi\u00f3n. Adem\u00e1s, sus superficies irregulares contienen numerosos microporos que crean una intrincada estructura de red, ampliando enormemente el \u00e1rea de contacto entre fases. Con estas propiedades, la espuma cer\u00e1mica de carburo de silicio se perfila como el soporte catalizador de nueva generaci\u00f3n que sustituir\u00e1 a los soportes catalizadores tradicionales de s\u00edlice, al\u00famina y carb\u00f3n activado.<\/p>\n
Las espumas cer\u00e1micas pueden recubrirse con nanocables para ampliar sus funciones y rendimiento en aplicaciones de separaci\u00f3n dif\u00edciles. Cuando se sumerge en aluminio fundido, un filtro recubierto de nanocables muestra una elevada eficacia de captaci\u00f3n de iones, mientras que sus filamentos de espuma de celdas abiertas desarrollan texturas similares a pelos para una eficacia de captaci\u00f3n a\u00fan mayor. Adem\u00e1s, los nanocables pueden disponerse de modo que formen una superficie filtrante ininterrumpida para facilitar la filtraci\u00f3n de aerosoles de alta eficacia y baja presi\u00f3n -ideal para su uso en hornos de la industria qu\u00edmica, generadores de vapor, quemadores radiantes y quemadores adiab\u00e1ticos de alta presi\u00f3n-, ya que presentan un tama\u00f1o reducido, un funcionamiento que ahorra combustible, as\u00ed como un amplio rango de regulaci\u00f3n de potencia, una combusti\u00f3n estable y bajas emisiones contaminantes en comparaci\u00f3n con sus hom\u00f3logos.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Silicon carbide foam is a multipurpose material with numerous uses. It boasts great tensile strength and electrical conductivity while resisting corrosion from acids and alkalis. Foam-structured SiC is an innovative new catalyst carrier material, proven to possess excellent mechanical and thermal properties as well as high porosity and surface area. This material offers several advantages …<\/p>\n