A espuma de carbeto de sil\u00edcio \u00e9 um material multiuso com in\u00fameras utiliza\u00e7\u00f5es. Ela apresenta grande resist\u00eancia \u00e0 tra\u00e7\u00e3o e condutividade el\u00e9trica, al\u00e9m de resistir \u00e0 corros\u00e3o causada por \u00e1cidos e \u00e1lcalis.<\/p>\n
O SiC estruturado em espuma \u00e9 um novo e inovador material de suporte de catalisador, que comprovadamente possui excelentes propriedades mec\u00e2nicas e t\u00e9rmicas, al\u00e9m de alta porosidade e \u00e1rea de superf\u00edcie. Esse material oferece v\u00e1rias vantagens em rela\u00e7\u00e3o aos seus antecessores, como s\u00edlica, cer\u00e2mica de alumina e carv\u00e3o ativado.<\/p>\n
As cer\u00e2micas de espuma apresentam estruturas de rede tridimensionais especiais e alta porosidade com densidade aparente relativamente baixa, o que as torna excelentes materiais para filtragem de l\u00edquidos corrosivos e poluentes ambientais, transfer\u00eancia de calor, absor\u00e7\u00e3o de energia e aplica\u00e7\u00f5es de resist\u00eancia \u00e0 press\u00e3o. Al\u00e9m disso, elas tamb\u00e9m podem servir como m\u00eddia de filtro em equipamentos de transporte, maquin\u00e1rio e aplica\u00e7\u00f5es de defesa nacional.<\/p>\n
H\u00e1 v\u00e1rias t\u00e9cnicas de fabrica\u00e7\u00e3o para produzir cer\u00e2micas porosas de carbeto de sil\u00edcio (SiC). Esses m\u00e9todos incluem t\u00e9cnicas de r\u00e9plica, m\u00e9todos de modelo de sacrif\u00edcio e m\u00e9todos de forma\u00e7\u00e3o de espuma; a forma\u00e7\u00e3o de espuma normalmente emprega compostos org\u00e2nicos que se decomp\u00f5em sem deixar res\u00edduos durante a queima, como microesferas de poli(metacrilato de metila), como espa\u00e7os reservados para formar parte da porosidade da cer\u00e2mica final.<\/p>\n
As espumas de SiC de c\u00e9lula aberta produzidas s\u00e3o porosas, com uma porosidade m\u00e9dia de 73,4 vol%, devido \u00e0 presen\u00e7a de surfactantes que reduzem a tens\u00e3o interfacial g\u00e1s-l\u00edquido e evitam o afinamento e a ruptura das bolhas, al\u00e9m de terem uma impressionante resist\u00eancia \u00e0 flex\u00e3o de at\u00e9 1,6 MPa.<\/p>\n
Para criar espumas de c\u00e9lulas abertas, o alilidridopolicarbosilano l\u00edquido foi reticulado com dimetilsulfeto de boro (BDMS, fonte de boro) para formar um policarbosilano s\u00f3lido modificado com boro, que foi misturado em uma propor\u00e7\u00e3o de 20:80 com microesferas de PMMA para prensagem a quente antes de ser pirolisado a 1.000 \u00baC em arg\u00f4nio para formar espumas de SiC com poros e microestrutura definidos que foram identificados por meio de an\u00e1lise de microscopia eletr\u00f4nica de varredura (SEM) e medi\u00e7\u00f5es de porosimetria de merc\u00fario.<\/p>\n
O carbeto de sil\u00edcio (SiC), comumente chamado de carborundum, \u00e9 um composto qu\u00edmico extremamente duro que consiste em sil\u00edcio e carbono. De ocorr\u00eancia natural como gema de moissanita, o SiC \u00e9 produzido em massa na forma de p\u00f3s e cristais para uso como material abrasivo devido \u00e0s suas propriedades semicondutoras de amplo intervalo de banda e resist\u00eancia a altas temperaturas.<\/p>\n
Os abrasivos cer\u00e2micos de c\u00e9lula aberta de espuma de SiC com porosidade superior a 80% e tamanhos de c\u00e9lula que variam de m\u00edcrons a mil\u00edmetros s\u00e3o usados comercialmente em aplica\u00e7\u00f5es que v\u00e3o desde a filtragem de metal fundido, queimadores radiantes, suportes de catalisadores, mob\u00edlia de fornos e linhas de limpeza com ac\u00famulo de dureza ou carepa de lamina\u00e7\u00e3o. Os abrasivos de espuma cer\u00e2mica tamb\u00e9m s\u00e3o uma excelente solu\u00e7\u00e3o para servi\u00e7os de limpeza de linhas que t\u00eam dificuldade de alcan\u00e7ar materiais mais duros devido ao ac\u00famulo de dureza ou de carepa de lamina\u00e7\u00e3o.<\/p>\n
As espumas com grupos Si-H s\u00e3o precursores pr\u00e9-cer\u00e2micos ideais, sendo combinadas com precursores de aerogel para criar a cer\u00e2mica final. Seus espectros de XRD e FTIR demonstram que esses grupos Si-H formaram liga\u00e7\u00f5es cruzadas com an\u00e9is arom\u00e1ticos de divinil benzeno para garantir a estabilidade mec\u00e2nica e formar compostos pr\u00e9-cer\u00e2micos que aderem a essa teoria.<\/p>\n
Os abrasivos espumados t\u00eam uma extraordin\u00e1ria resist\u00eancia \u00e0 tra\u00e7\u00e3o comparada \u00e0 da alumina, com 280 MPa e 440 GPa, respectivamente, proporcionando resist\u00eancia e durabilidade not\u00e1veis em aplica\u00e7\u00f5es de alta temperatura, nas quais outros materiais se degradam ou se deterioram facilmente. Os experimentos de fadiga t\u00e9rmica em espumas de Si-SiC sobre espumas de Al2O3 a 800 e 1.000 graus Celsius revelam essa vantagem, com menos macrofissuras se desenvolvendo nas superf\u00edcies de fratura como resultado dos testes de fadiga t\u00e9rmica em espumas de Si-SiC sobre espumas abrasivas de Al2O3 a 800 e 1.000 graus Celsius, os estudos de fadiga t\u00e9rmica fornecem evid\u00eancias desse desempenho superior quando expostos a temperaturas extremas (800 e 1.000 graus Celsius, respectivamente). Os experimentos de fadiga t\u00e9rmica mostram que essa vantagem \u00e9 a superioridade em rela\u00e7\u00e3o ao Al2O3 em termos de resili\u00eancia; testes de fadiga t\u00e9rmica realizados em condi\u00e7\u00f5es em que outros materiais se degradariam rapidamente; testes de fadiga t\u00e9rmica realizados em condi\u00e7\u00f5es que comprovam seu uso em rela\u00e7\u00e3o ao alum\u00ednio, em que outros materiais se degradariam ou se decomporiam facilmente quando submetidos a temperaturas (800 e 1.000 graus Celsius), com o aparecimento menos frequente de macrofissuras nas superf\u00edcies de fratura devido \u00e0 exposi\u00e7\u00e3o a temperaturas mais baixas.<\/p>\n
O carbeto de sil\u00edcio \u00e9 um material excepcional conhecido por sua resist\u00eancia a ambientes qu\u00edmicos agressivos. Com uma densidade espec\u00edfica de 3,21 g\/cm3, o carbeto de sil\u00edcio se destaca como um material mais denso do que a cer\u00e2mica, mas menos denso do que alguns metais. Al\u00e9m disso, esse material vers\u00e1til apresenta boas caracter\u00edsticas de moldabilidade e resist\u00eancia \u00e0 tra\u00e7\u00e3o, o que permite que ele se adapte facilmente a v\u00e1rias aplica\u00e7\u00f5es.<\/p>\n
Essa caracter\u00edstica faz com que a fibra de carbono seja importante em diversas aplica\u00e7\u00f5es, incluindo aquelas que exigem durabilidade e resist\u00eancia em altas temperaturas, com sua capacidade de resistir a danos f\u00edsicos causados por impacto e press\u00e3o, bem como sua excepcional classifica\u00e7\u00e3o de dureza de Mohs 9, o que lhe confere excelente resist\u00eancia \u00e0 abras\u00e3o - algo essencial quando usada para pigmenta\u00e7\u00e3o de linhas.<\/p>\n
As cer\u00e2micas de espuma tamb\u00e9m apresentam altas condutividades t\u00e9rmicas em compara\u00e7\u00e3o com outros materiais cer\u00e2micos, o que as torna especialmente \u00fateis em aplica\u00e7\u00f5es que envolvem materiais de mudan\u00e7a de fase (PCMs). Suas c\u00e9lulas e ligamentos permitem a transfer\u00eancia efetiva de calor entre os fluidos que passam por ela, aumentando assim as taxas de acoplamento e, portanto, a efici\u00eancia.<\/p>\n
As cer\u00e2micas de espuma s\u00e3o conhecidas por sua condutividade el\u00e9trica. Essa qualidade vem de seu n\u00facleo de carbono v\u00edtreo reticulado que foi envolto em carbeto de sil\u00edcio, complementando sua alta resist\u00eancia mec\u00e2nica e toler\u00e2ncia \u00e0 temperatura. Al\u00e9m disso, os pigs de espuma Duocel (r) apresentam altas \u00e1reas de superf\u00edcie que aceleram o fluxo de fluidos, ajudando a reduzir o tempo de inatividade da linha e os custos de limpeza; sua condutividade el\u00e9trica tamb\u00e9m permanece consistente em temperaturas mais altas.<\/p>\n
A espuma de carbeto de sil\u00edcio oferece excelente resist\u00eancia \u00e0 corros\u00e3o em altas temperaturas, o que a torna a escolha ideal de material para aplica\u00e7\u00f5es como sistemas de prote\u00e7\u00e3o t\u00e9rmica e racks de fornos\/reatores. Isso se deve ao seu baixo coeficiente de expans\u00e3o t\u00e9rmica, alta resist\u00eancia mec\u00e2nica e comportamento n\u00e3o deformante quando exposto a temperaturas elevadas. Al\u00e9m disso, sua estrutura de rede especial aumenta a \u00e1rea de superf\u00edcie dentro dos poros, de modo a absorver mais mol\u00e9culas de l\u00edquido e g\u00e1s rapidamente, sem permitir que nenhuma delas flua livremente e cause contamina\u00e7\u00e3o.<\/p>\n
Al\u00e9m disso, sua excelente moldabilidade e processamento com ferramentas de diamante o tornam ideal para a produ\u00e7\u00e3o de pe\u00e7as complexas com grandes dimens\u00f5es e formas intrincadas. Al\u00e9m disso, n\u00e3o sofre corros\u00e3o por \u00e1cidos e \u00e1lcalis durante a filtragem de l\u00edquidos, o que evita dep\u00f3sitos em sua superf\u00edcie de solu\u00e7\u00f5es \u00e1cidas e alcalinas e reduz drasticamente o tempo e os custos de manuten\u00e7\u00e3o dos sistemas que utilizam esse material.<\/p>\n
A espuma de carbeto de sil\u00edcio apresenta um coeficiente de transfer\u00eancia de calor aprimorado devido \u00e0 sua estrutura especial de rede espacial, o que a torna adequada para aplica\u00e7\u00f5es que incluem tratamento t\u00e9rmico de componentes eletr\u00f4nicos, placas de fundo de leito fluidizado, umidificadores e caldeiras de \u00e1gua. Al\u00e9m disso, o material aumenta a efici\u00eancia da coleta de fuma\u00e7a de \u00f3leo de motor diesel, o que o torna uma op\u00e7\u00e3o vi\u00e1vel para coletores de escapamento.<\/p>\n
A sinteriza\u00e7\u00e3o da espuma cer\u00e2mica de carbeto de sil\u00edcio pode ser conclu\u00edda sob press\u00e3o atmosf\u00e9rica sem a necessidade de alta temperatura ou atmosfera inerte, reduzindo significativamente os custos de produ\u00e7\u00e3o das empresas. Al\u00e9m disso, essa espuma cer\u00e2mica n\u00e3o \u00e9 facilmente corro\u00edda em ambientes \u00e1cidos ou alcalinos durante a filtragem de l\u00edquidos e, portanto, n\u00e3o polui o l\u00edquido met\u00e1lico filtrado. Como resultado de suas caracter\u00edsticas de design e de filtrabilidade, produtos de tamanho grande ou de formato complexo podem ser facilmente produzidos por meio desse m\u00e9todo de sinteriza\u00e7\u00e3o.<\/p>\n
Normalmente, as cer\u00e2micas de nitreto de sil\u00edcio e SiAlON s\u00e3o sinterizadas sem press\u00e3o usando um forno a v\u00e1cuo; no entanto, ao usar composi\u00e7\u00f5es com poucos aditivos que liberam nitrog\u00eanio durante o aquecimento e a sinteriza\u00e7\u00e3o, ocorre a volatiliza\u00e7\u00e3o do nitrog\u00eanio; portanto, s\u00e3o necess\u00e1rias aplica\u00e7\u00f5es de alta press\u00e3o para evitar efetivamente a volatiliza\u00e7\u00e3o durante o aquecimento e a sinteriza\u00e7\u00e3o.<\/p>\n
Para enfrentar esses desafios, desenvolvemos a sinteriza\u00e7\u00e3o de baixa press\u00e3o (LPS). Essa t\u00e9cnica usa a press\u00e3o do g\u00e1s atmosf\u00e9rico acima de um valor limite para evitar a perda de nitrog\u00eanio durante a sinteriza\u00e7\u00e3o e pode produzir densidades muito mais altas do que os m\u00e9todos tradicionais.<\/p>\n
O LPS tamb\u00e9m facilita ciclos r\u00e1pidos de sinteriza\u00e7\u00e3o e produtos com formato pr\u00f3ximo ao da rede, o que d\u00e1 ao LPS uma vantagem sobre os m\u00e9todos de liga\u00e7\u00e3o por rea\u00e7\u00e3o usados atualmente para fabricar cer\u00e2micas de carbeto de sil\u00edcio grandes e complexas. Al\u00e9m disso, esse processo permite que materiais diferentes sinterizem juntos mais prontamente, possibilitando a forma\u00e7\u00e3o de novos compostos que poderiam aumentar as taxas de reciclagem por meio da coleta de res\u00edduos que normalmente seriam jogados fora e da combina\u00e7\u00e3o com material cer\u00e2mico, criando novos compostos com propriedades exclusivas e desej\u00e1veis.<\/p>\n
Os filtros de espuma de cer\u00e2mica de carbeto de sil\u00edcio podem ser usados na filtragem de metal fundido para eliminar inclus\u00f5es n\u00e3o met\u00e1licas do l\u00edquido de alum\u00ednio e purific\u00e1-lo, melhorando consideravelmente a qualidade da fundi\u00e7\u00e3o, diminuindo as perdas por sucata e aumentando a efici\u00eancia da produ\u00e7\u00e3o. Os filtros de espuma s\u00e3o fornecidos em tr\u00eas graus de porosidade: 10, 20 ou 30 ppi, dependendo de suas condi\u00e7\u00f5es operacionais e dos efeitos de filtragem desejados. \u00c9 fundamental que voc\u00ea selecione um filtro eficaz adequado a essas condi\u00e7\u00f5es de opera\u00e7\u00e3o para obter o m\u00e1ximo impacto de filtragem.<\/p>\n
A espuma cer\u00e2mica oferece caracter\u00edsticas superiores em compara\u00e7\u00e3o com outros materiais tradicionais usados para filtragem de metal fundido: maior porosidade, condutividade t\u00e9rmica, resist\u00eancia mec\u00e2nica, resist\u00eancia \u00e0 oxida\u00e7\u00e3o e resist\u00eancia \u00e0 corros\u00e3o. Al\u00e9m disso, suas superf\u00edcies irregulares cont\u00eam in\u00fameros microporos que criam uma intrincada estrutura de rede, expandindo consideravelmente a \u00e1rea de contato entre as fases. Com essas propriedades, a espuma de cer\u00e2mica de carbeto de sil\u00edcio est\u00e1 surgindo como o suporte de catalisador da pr\u00f3xima gera\u00e7\u00e3o, substituindo os tradicionais suportes de catalisador de s\u00edlica, alumina e carv\u00e3o ativado.<\/p>\n
A cer\u00e2mica de espuma pode ser revestida com nanofios para ampliar suas fun\u00e7\u00f5es e desempenho em aplica\u00e7\u00f5es de separa\u00e7\u00e3o desafiadoras. Quando imerso em alum\u00ednio fundido, um filtro revestido com nanofios apresenta alta efici\u00eancia de coleta de \u00edons, enquanto seus suportes de espuma de c\u00e9lulas abertas desenvolvem texturas semelhantes a cabelos para uma efici\u00eancia de coleta ainda maior. Al\u00e9m disso, os nanofios podem ser dispostos de modo a formar uma superf\u00edcie de filtro ininterrupta para facilitar a filtragem de aerossol de alta efici\u00eancia e baixa press\u00e3o, ideal para uso em fornos industriais qu\u00edmicos, geradores de vapor, queimadores radiantes e queimadores adiab\u00e1ticos de alta press\u00e3o, pois apresentam tamanho pequeno, opera\u00e7\u00e3o com economia de combust\u00edvel, bem como ampla faixa de regulagem de pot\u00eancia, combust\u00e3o est\u00e1vel e baixas emiss\u00f5es de poluentes em compara\u00e7\u00e3o com seus equivalentes.<\/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