Pianka z w\u0119glika krzemu to uniwersalny materia\u0142 o wielu zastosowaniach. Charakteryzuje si\u0119 du\u017c\u0105 wytrzyma\u0142o\u015bci\u0105 na rozci\u0105ganie i przewodno\u015bci\u0105 elektryczn\u0105, a jednocze\u015bnie jest odporna na korozj\u0119 powodowan\u0105 przez kwasy i zasady.<\/p>\n
SiC o strukturze piankowej to nowy, innowacyjny materia\u0142 no\u015bny katalizatora, kt\u00f3ry charakteryzuje si\u0119 doskona\u0142ymi w\u0142a\u015bciwo\u015bciami mechanicznymi i termicznymi, a tak\u017ce wysok\u0105 porowato\u015bci\u0105 i powierzchni\u0105. Materia\u0142 ten oferuje szereg zalet w por\u00f3wnaniu do swoich poprzednik\u00f3w, takich jak krzemionka, ceramika z tlenku glinu i w\u0119giel aktywny.<\/p>\n
Ceramika piankowa charakteryzuje si\u0119 specjalnymi tr\u00f3jwymiarowymi strukturami sieciowymi i wysok\u0105 porowato\u015bci\u0105 przy stosunkowo niskiej g\u0119sto\u015bci nasypowej, co czyni j\u0105 doskona\u0142ym materia\u0142em do filtrowania korozyjnych cieczy i zanieczyszcze\u0144 \u015brodowiska, przenoszenia ciep\u0142a, poch\u0142aniania energii i zastosowa\u0144 zwi\u0105zanych z odporno\u015bci\u0105 na ci\u015bnienie. Co wi\u0119cej, mog\u0105 one r\u00f3wnie\u017c s\u0142u\u017cy\u0107 jako media filtracyjne w sprz\u0119cie transportowym, maszynach i zastosowaniach zwi\u0105zanych z obron\u0105 narodow\u0105.<\/p>\n
Istniej\u0105 r\u00f3\u017cne techniki wytwarzania porowatej ceramiki z w\u0119glika krzemu (SiC). Metody te obejmuj\u0105 techniki replikacji, metody szablon\u00f3w ofiarnych i metody spieniania; spienianie zazwyczaj wykorzystuje zwi\u0105zki organiczne, kt\u00f3re rozk\u0142adaj\u0105 si\u0119 bez pozostawiania pozosta\u0142o\u015bci podczas wypalania, takie jak mikrokulki poli (metakrylanu metylu) jako elementy zast\u0119pcze tworz\u0105ce cz\u0119\u015b\u0107 porowato\u015bci ko\u0144cowej ceramiki.<\/p>\n
Wytworzone pianki SiC o otwartych kom\u00f3rkach s\u0105 porowate o \u015bredniej porowato\u015bci 73,4 vol% ze wzgl\u0119du na obecno\u015b\u0107 \u015brodk\u00f3w powierzchniowo czynnych, kt\u00f3re zmniejszaj\u0105 napi\u0119cie mi\u0119dzyfazowe gaz-ciecz i zapobiegaj\u0105 przerzedzaniu i p\u0119kaniu p\u0119cherzyk\u00f3w, a tak\u017ce maj\u0105 imponuj\u0105c\u0105 wytrzyma\u0142o\u015b\u0107 na zginanie do 1,6 MPa.<\/p>\n
Aby stworzy\u0107 pianki o otwartych kom\u00f3rkach, ciek\u0142y allilowodoropolikarbosilan zosta\u0142 usieciowany dimetylosiarczkiem boranu (BDMS, \u017ar\u00f3d\u0142o boru) w celu utworzenia sta\u0142ego polikarbosilanu modyfikowanego borem, kt\u00f3ry zosta\u0142 zmieszany w stosunku 20:80 z mikrokulkami PMMA do prasowania na ciep\u0142o przed piroliz\u0105 w temperaturze 1000 stopni C w argonie w celu utworzenia pianek SiC o okre\u015blonych porach i mikrostrukturze, kt\u00f3re zosta\u0142y zidentyfikowane za pomoc\u0105 analizy skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM), a tak\u017ce pomiar\u00f3w porozymetrii rt\u0119ciowej.<\/p>\n
W\u0119glik krzemu (SiC), powszechnie nazywany karborundem, to niezwykle twardy zwi\u0105zek chemiczny sk\u0142adaj\u0105cy si\u0119 z krzemu i w\u0119gla. Wyst\u0119puj\u0105cy naturalnie jako klejnot moissanit, SiC jest masowo produkowany w postaci proszk\u00f3w i kryszta\u0142\u00f3w do stosowania jako materia\u0142 \u015bcierny ze wzgl\u0119du na jego w\u0142a\u015bciwo\u015bci p\u00f3\u0142przewodnikowe z szerokim pasmem wzbronionym i odporno\u015b\u0107 na wysokie temperatury.<\/p>\n
Otwartokom\u00f3rkowe ceramiczne materia\u0142y \u015bcierne z pianki SiC o porowato\u015bci przekraczaj\u0105cej 80% i rozmiarach kom\u00f3rek w zakresie od mikron\u00f3w do milimetr\u00f3w s\u0105 komercyjnie wykorzystywane w zastosowaniach od filtracji stopionego metalu, palnik\u00f3w promiennikowych, wspornik\u00f3w katalizator\u00f3w, mebli piecowych i linii czyszcz\u0105cych z nagromadzeniem twardo\u015bci lub zgorzeliny walcowniczej. Piankowe ceramiczne materia\u0142y \u015bcierne stanowi\u0105 r\u00f3wnie\u017c doskona\u0142e rozwi\u0105zanie dla us\u0142ug czyszczenia linii, kt\u00f3re maj\u0105 trudno\u015bci z dotarciem do twardszych materia\u0142\u00f3w z powodu nagromadzenia twardo\u015bci lub zgorzeliny walcowniczej.<\/p>\n
Pianki z grupami Si-H s\u0105 idealnymi prekursorami preceramicznymi, w kt\u00f3rych s\u0105 \u0142\u0105czone z prekursorami aero\u017celowymi w celu stworzenia ostatecznej ceramiki. Ich widma XRD i FTIR pokazuj\u0105, \u017ce te grupy Si-H utworzy\u0142y wi\u0105zania krzy\u017cowe z pier\u015bcieniami aromatycznymi diwinylobenzenu, aby zagwarantowa\u0107 stabilno\u015b\u0107 mechaniczn\u0105 i utworzy\u0107 preceramiczne kompozyty, kt\u00f3re s\u0105 zgodne z t\u0105 teori\u0105.<\/p>\n
Spienione materia\u0142y \u015bcierne charakteryzuj\u0105 si\u0119 niezwyk\u0142\u0105 wytrzyma\u0142o\u015bci\u0105 na rozci\u0105ganie w por\u00f3wnaniu do tlenku glinu, wynosz\u0105c\u0105 odpowiednio 280 MPa i 440 GPa, zapewniaj\u0105c niezwyk\u0142\u0105 wytrzyma\u0142o\u015b\u0107 i trwa\u0142o\u015b\u0107 w zastosowaniach wysokotemperaturowych, w kt\u00f3rych inne materia\u0142y \u0142atwo ulegaj\u0105 degradacji lub rozpadowi. Eksperymenty zm\u0119czenia termicznego na piankach Si-SiC w por\u00f3wnaniu z piankami Al2O3 w temperaturach 800 i 1000 stopni Celsjusza ujawniaj\u0105 t\u0119 przewag\u0119, z mniejsz\u0105 liczb\u0105 makrop\u0119kni\u0119\u0107 rozwijaj\u0105cych si\u0119 na powierzchniach p\u0119kni\u0119\u0107 w wyniku eksperyment\u00f3w zm\u0119czenia termicznego na materia\u0142ach \u015bciernych z pianek Si-SiC w por\u00f3wnaniu z testami zm\u0119czenia termicznego Al2O3 w temperaturach 800 i 1000 stopni Celsjusza, kt\u00f3re dostarczaj\u0105 dowod\u00f3w na t\u0119 doskona\u0142\u0105 wydajno\u015b\u0107 w ekstremalnych temperaturach (odpowiednio 800 i 1000 stopni Celsjusza). Eksperymenty zm\u0119czenia termicznego wykazuj\u0105 przewag\u0119 nad Al2O3 pod wzgl\u0119dem spr\u0119\u017cysto\u015bci; testy zm\u0119czenia termicznego przeprowadzone w warunkach, w kt\u00f3rych inne materia\u0142y uleg\u0142yby szybkiej degradacji; testy zm\u0119czenia termicznego przeprowadzone w warunkach, kt\u00f3re potwierdzaj\u0105 jego zastosowanie w por\u00f3wnaniu z aluminiowym odpowiednikiem, gdzie inne materia\u0142y \u0142atwo uleg\u0142yby degradacji lub rozpadowi pod wp\u0142ywem temperatur (800 i 1000 st. C), z rzadszymi makrop\u0119kni\u0119ciami pojawiaj\u0105cymi si\u0119 na powierzchniach p\u0119kni\u0119\u0107 z powodu ni\u017cszej ekspozycji na temperatur\u0119.<\/p>\n
W\u0119glik krzemu to wyj\u0105tkowy materia\u0142 znany ze swojej odporno\u015bci na trudne warunki chemiczne. Przy g\u0119sto\u015bci w\u0142a\u015bciwej wynosz\u0105cej 3,21 g\/cm3, w\u0119glik krzemu wyr\u00f3\u017cnia si\u0119 jako materia\u0142 g\u0119stszy ni\u017c ceramika, ale mniej g\u0119sty ni\u017c niekt\u00f3re metale. Co wi\u0119cej, ten wszechstronny materia\u0142 charakteryzuje si\u0119 dobr\u0105 podatno\u015bci\u0105 na formowanie i wytrzyma\u0142o\u015bci\u0105 na rozci\u0105ganie, co pozwala na jego \u0142atwe dopasowanie do r\u00f3\u017cnych zastosowa\u0144.<\/p>\n
Ta cecha sprawia, \u017ce w\u0142\u00f3kno w\u0119glowe jest wa\u017cne w wielu zastosowaniach, w tym w tych wymagaj\u0105cych trwa\u0142o\u015bci i wytrzyma\u0142o\u015bci w wysokich temperaturach, z jego odporno\u015bci\u0105 na fizyczne uszkodzenia spowodowane uderzeniami i ci\u015bnieniem, a tak\u017ce wyj\u0105tkow\u0105 twardo\u015bci\u0105 9 w skali Mohsa, zapewniaj\u0105c\u0105 doskona\u0142\u0105 odporno\u015b\u0107 na \u015bcieranie - co\u015b niezb\u0119dnego w przypadku piggingu liniowego.<\/p>\n
Ceramika piankowa charakteryzuje si\u0119 r\u00f3wnie\u017c wysok\u0105 przewodno\u015bci\u0105 ciepln\u0105 w por\u00f3wnaniu do innych materia\u0142\u00f3w ceramicznych, co czyni j\u0105 szczeg\u00f3lnie przydatn\u0105 w zastosowaniach zwi\u0105zanych z materia\u0142ami zmiennofazowymi (PCM). Ich kom\u00f3rki i wi\u0105zad\u0142a umo\u017cliwiaj\u0105 skuteczne przenoszenie ciep\u0142a mi\u0119dzy przep\u0142ywaj\u0105cymi przez nie p\u0142ynami, zwi\u0119kszaj\u0105c w ten spos\u00f3b szybko\u015b\u0107 sprz\u0119gania, a tym samym wydajno\u015b\u0107.<\/p>\n
Ceramika piankowa jest znana ze swojej przewodno\u015bci elektrycznej. Jako\u015b\u0107 ta wynika z siatkowanego, szklistego rdzenia w\u0119glowego, kt\u00f3ry zosta\u0142 otoczony w\u0119glikiem krzemu, co uzupe\u0142nia jego wysok\u0105 wytrzyma\u0142o\u015b\u0107 mechaniczn\u0105 i tolerancj\u0119 na temperatur\u0119. Co wi\u0119cej, t\u0142oki piankowe Duocel (r) charakteryzuj\u0105 si\u0119 du\u017c\u0105 powierzchni\u0105, kt\u00f3ra przyspiesza przep\u0142yw p\u0142yn\u00f3w, pomagaj\u0105c w ten spos\u00f3b zmniejszy\u0107 przestoje linii i koszty czyszczenia; ich przewodno\u015b\u0107 elektryczna pozostaje sta\u0142a r\u00f3wnie\u017c w wy\u017cszych temperaturach.<\/p>\n
Pianka z w\u0119glika krzemu oferuje doskona\u0142\u0105 odporno\u015b\u0107 na korozj\u0119 w wysokich temperaturach, co czyni j\u0105 idealnym materia\u0142em do zastosowa\u0144 takich jak systemy ochrony termicznej i stela\u017ce piec\u00f3w\/reaktor\u00f3w. Wynika to z niskiego wsp\u00f3\u0142czynnika rozszerzalno\u015bci cieplnej, wysokiej wytrzyma\u0142o\u015bci mechanicznej i nieodkszta\u0142cania si\u0119 pod wp\u0142ywem podwy\u017cszonej temperatury. Ponadto, specjalna struktura sieciowa zwi\u0119ksza powierzchni\u0119 por\u00f3w, co pozwala na szybkie wch\u0142anianie wi\u0119kszej ilo\u015bci cz\u0105steczek cieczy i gaz\u00f3w, nie pozwalaj\u0105c im na swobodny przep\u0142yw i powodowanie zanieczyszcze\u0144.<\/p>\n
Dodatkowo, jego doskona\u0142a formowalno\u015b\u0107 i obr\u00f3bka za pomoc\u0105 narz\u0119dzi diamentowych sprawiaj\u0105, \u017ce idealnie nadaje si\u0119 do produkcji z\u0142o\u017conych cz\u0119\u015bci o du\u017cych wymiarach i skomplikowanych kszta\u0142tach. Co wi\u0119cej, nie ulega korozji pod wp\u0142ywem kwas\u00f3w i zasad podczas filtrowania cieczy, co pozwala unikn\u0105\u0107 osadzania si\u0119 na jego powierzchni kwa\u015bnych i zasadowych roztwor\u00f3w oraz znacznie skr\u00f3ci\u0107 czas i koszty konserwacji system\u00f3w wykorzystuj\u0105cych ten materia\u0142.<\/p>\n
Pianka z w\u0119glika krzemu charakteryzuje si\u0119 zwi\u0119kszonym wsp\u00f3\u0142czynnikiem przenikania ciep\u0142a dzi\u0119ki specjalnej strukturze sieci przestrzennej, dzi\u0119ki czemu nadaje si\u0119 do zastosowa\u0144 obejmuj\u0105cych obr\u00f3bk\u0119 ciepln\u0105 komponent\u00f3w elektronicznych, p\u0142yt dennych ze z\u0142o\u017cem fluidalnym, nawil\u017caczy i kot\u0142\u00f3w wodnych. Co wi\u0119cej, materia\u0142 ten zwi\u0119ksza wydajno\u015b\u0107 zbierania opar\u00f3w oleju silnikowego, dzi\u0119ki czemu jest dobrym wyborem dla kolektor\u00f3w spalin.<\/p>\n
Spiekanie pianki ceramicznej z w\u0119glika krzemu mo\u017cna przeprowadzi\u0107 pod ci\u015bnieniem atmosferycznym bez konieczno\u015bci stosowania wysokiej temperatury lub atmosfery oboj\u0119tnej, co znacznie obni\u017ca koszty produkcji przedsi\u0119biorstw. Co wi\u0119cej, ta pianka ceramiczna nie ulega \u0142atwo korozji w \u015brodowisku kwa\u015bnym lub alkalicznym podczas filtrowania cieczy, dzi\u0119ki czemu nie zanieczyszcza filtrowanej cieczy metalowej. Dzi\u0119ki swoim w\u0142a\u015bciwo\u015bciom konstrukcyjnym i mo\u017cliwo\u015bci filtrowania, produkty o du\u017cych rozmiarach lub z\u0142o\u017conych kszta\u0142tach mog\u0105 by\u0107 \u0142atwo wytwarzane za pomoc\u0105 tej metody spiekania.<\/p>\n
Azotek krzemu i ceramika SiAlON s\u0105 zwykle spiekane bezci\u015bnieniowo przy u\u017cyciu pieca pr\u00f3\u017cniowego; jednak w przypadku stosowania kompozycji o niskiej zawarto\u015bci dodatk\u00f3w, kt\u00f3re uwalniaj\u0105 azot podczas ogrzewania i spiekania, dochodzi do ulatniania si\u0119 azotu; w zwi\u0105zku z tym wymaga to zastosowa\u0144 wysokoci\u015bnieniowych, aby skutecznie zapobiega\u0107 ulatnianiu si\u0119 azotu podczas ogrzewania i spiekania.<\/p>\n
Aby sprosta\u0107 tym wyzwaniom, opracowali\u015bmy spiekanie niskoci\u015bnieniowe (LPS). Technika ta wykorzystuje ci\u015bnienie gazu atmosferycznego powy\u017cej warto\u015bci progowej, aby zapobiec utracie azotu podczas spiekania i mo\u017ce wytwarza\u0107 znacznie wy\u017csze g\u0119sto\u015bci ni\u017c tradycyjne metody.<\/p>\n
LPS u\u0142atwia r\u00f3wnie\u017c szybkie cykle spiekania i produkty o kszta\u0142cie zbli\u017conym do siatki, co daje LPS przewag\u0119 nad metodami wi\u0105zania reakcyjnego stosowanymi obecnie do wytwarzania du\u017cych i z\u0142o\u017conych materia\u0142\u00f3w ceramicznych z w\u0119glika krzemu. Co wi\u0119cej, proces ten pozwala na \u0142atwiejsze spiekanie r\u00f3\u017cnych materia\u0142\u00f3w, umo\u017cliwiaj\u0105c tworzenie nowych kompozyt\u00f3w, kt\u00f3re mog\u0105 zwi\u0119kszy\u0107 wska\u017aniki recyklingu poprzez pobieranie odpad\u00f3w, kt\u00f3re normalnie by\u0142yby wyrzucane, i \u0142\u0105czenie ich z materia\u0142em ceramicznym, tworz\u0105c nowe kompozyty o unikalnych i po\u017c\u0105danych w\u0142a\u015bciwo\u015bciach.<\/p>\n
Ceramiczne filtry piankowe z w\u0119glika krzemu mog\u0105 by\u0107 stosowane do filtracji stopionego metalu w celu wyeliminowania wtr\u0105ce\u0144 niemetalicznych z cieczy aluminiowej i oczyszczenia jej, znacznie poprawiaj\u0105c jako\u015b\u0107 odlew\u00f3w, zmniejszaj\u0105c straty z\u0142omu i poprawiaj\u0105c wydajno\u015b\u0107 produkcji. Filtry piankowe s\u0105 dost\u0119pne w trzech stopniach porowato\u015bci: 10, 20 lub 30 ppi, w zale\u017cno\u015bci od warunk\u00f3w pracy i po\u017c\u0105danych efekt\u00f3w filtracji. Bardzo wa\u017cne jest, aby wybra\u0107 skuteczny filtr dostosowany do tych warunk\u00f3w pracy w celu uzyskania maksymalnego efektu filtracji.<\/p>\n
Ceramika piankowa oferuje lepsze w\u0142a\u015bciwo\u015bci w por\u00f3wnaniu z innymi tradycyjnymi materia\u0142ami stosowanymi do filtracji stopionego metalu: wy\u017csz\u0105 porowato\u015b\u0107, przewodno\u015b\u0107 ciepln\u0105, wytrzyma\u0142o\u015b\u0107 mechaniczn\u0105, odporno\u015b\u0107 na utlenianie i korozj\u0119. Co wi\u0119cej, ich nier\u00f3wne powierzchnie zawieraj\u0105 liczne mikropory, kt\u00f3re tworz\u0105 skomplikowan\u0105 struktur\u0119 sieci, znacznie zwi\u0119kszaj\u0105c obszar kontaktu mi\u0119dzy fazami. Dzi\u0119ki takim w\u0142a\u015bciwo\u015bciom pianka ceramiczna z w\u0119glika krzemu staje si\u0119 no\u015bnikiem katalizatora nowej generacji, zast\u0119puj\u0105c tradycyjne no\u015bniki katalizatora z krzemionki, tlenku glinu i w\u0119gla aktywnego.<\/p>\n
Piankowe materia\u0142y ceramiczne mog\u0105 by\u0107 powlekane nanodrutami w celu rozszerzenia ich funkcji i wydajno\u015bci w wymagaj\u0105cych zastosowaniach separacyjnych. Po zanurzeniu w stopionym aluminium, filtr pokryty nanodrutami wykazuje wysok\u0105 wydajno\u015b\u0107 zbierania jon\u00f3w, podczas gdy jego piankowe elementy o otwartych kom\u00f3rkach tworz\u0105 tekstur\u0119 przypominaj\u0105c\u0105 w\u0142osy, co zapewnia jeszcze wy\u017csz\u0105 wydajno\u015b\u0107 zbierania. Co wi\u0119cej, nanodruty mog\u0105 by\u0107 u\u0142o\u017cone w taki spos\u00f3b, aby tworzy\u0142y nieprzerwan\u0105 powierzchni\u0119 filtracyjn\u0105, u\u0142atwiaj\u0105c wysokowydajn\u0105, niskoci\u015bnieniow\u0105 filtracj\u0119 aerozoli - idealn\u0105 do stosowania w chemicznych piecach przemys\u0142owych, generatorach pary, palnikach promiennikowych i wysokoci\u015bnieniowych palnikach adiabatycznych - poniewa\u017c charakteryzuj\u0105 si\u0119 niewielkimi rozmiarami, oszcz\u0119dno\u015bci\u0105 paliwa, a tak\u017ce szerokim zakresem regulacji mocy, stabilnym spalaniem i nisk\u0105 emisj\u0105 zanieczyszcze\u0144 w por\u00f3wnaniu z ich odpowiednikami.<\/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