Zbulimi i vetive unike dhe perspektivave të aplikimit të mikropluhurit të gjelbër të karbidit të silikonit
Në fushën e materialeve të teknologjisë së lartë të sotme, mikropluhuri i gjelbër i karbidit të silicit po bëhet gradualisht në qendër të vëmendjes në komunitetin e shkencës së materialeve me vetitë e tij unike fizike dhe kimike. Ky përbërës i përbërë nga elementë karboni dhe silici ka treguar perspektiva të gjera aplikimi në shumë fusha industriale për shkak të strukturës së tij të veçantë kristalore dhe performancës së shkëlqyer. Ky artikull do të shqyrtojë në thellësi vetitë unike të mikropluhurit të gjelbër të karbidit të silicit dhe potencialin e tij të aplikimit në fusha të ndryshme.
1. Karakteristikat themelore të mikropluhurit të gjelbër të karbidit të silikonit
Karbidi i silicit jeshil (SiC) është një material sintetik super i fortë dhe i përket një përbërjeje të lidhjes kovalente. Struktura e tij kristalore paraqet një sistem gjashtëkëndor me një rregullim të ngjashëm me diamantin. Mikropluhuri i karbidit të silicit jeshil zakonisht i referohet produkteve pluhur me një gamë madhësie grimcash prej 0.1-100 mikronësh, dhe ngjyra e tij paraqet një larmi tonesh nga jeshile e çelët në jeshile të errët për shkak të pastërtisë dhe përmbajtjes së ndryshme të papastërtive.
Nga struktura mikroskopike, çdo atom silici në kristalin e karbidit të silicit të gjelbër formon një koordinim tetraedral me katër atome karboni. Kjo strukturë e fortë e lidhjes kovalente i jep materialit fortësi dhe stabilitet kimik jashtëzakonisht të lartë. Vlen të përmendet se fortësia Mohs e karbidit të silicit të gjelbër arrin 9.2-9.3, e dyta vetëm pas diamantit dhe nitritit kub të borit, gjë që e bën atë të pazëvendësueshëm në fushën e gërryesve.
2. Vetitë unike të mikropluhurit të gjelbër të karbidit të silikonit
1. Veti të shkëlqyera mekanike
Karakteristika më e spikatur e mikropluhurit të karbidit të silicit të gjelbër është fortësia e tij jashtëzakonisht e lartë. Fortësia e tij Vickers mund të arrijë 2800-3300 kg/mm², gjë që e bën atë të performojë mirë gjatë përpunimit të materialeve të forta. Në të njëjtën kohë, karbidi i silicit të gjelbër gjithashtu ka rezistencë të mirë ndaj shtypjes dhe mund të ruajë rezistencë të lartë mekanike në temperatura të larta. Kjo veçori e bën të mundur përdorimin e tij në mjedise ekstreme.
2. Veti të shkëlqyera termike
Përçueshmëria termike e karbidit të silicit të gjelbër është deri në 120-200W/(m·K), që është 3-5 herë më e lartë se ajo e çelikut të zakonshëm. Kjo përçueshmëri termike e shkëlqyer e bën atë një material ideal për shpërndarjen e nxehtësisë. Ajo që është edhe më e mahnitshme është se koeficienti i zgjerimit termik të karbidit të silicit të gjelbër është vetëm 4.0×10⁻⁶/℃, që do të thotë se ai ka stabilitet dimensional të shkëlqyer kur temperatura ndryshon dhe nuk do të prodhojë deformime të dukshme për shkak të zgjerimit dhe tkurrjes termike.
3. Stabilitet i jashtëzakonshëm kimik
Për sa i përket vetive kimike, karbidi i silicit të gjelbër shfaq inerci jashtëzakonisht të fortë. Ai mund t'i rezistojë korrozionit të shumicës së acideve, alkaleve dhe tretësirave të kripës, dhe mund të mbetet i qëndrueshëm edhe në temperatura të larta. Eksperimentet tregojnë se karbidi i silicit të gjelbër mund të ruajë ende stabilitet të mirë në një mjedis oksidues nën 1000℃, gjë që e bën atë potencial për përdorim afatgjatë në mjedise korrozive.
4. Vetitë elektrike të veçanta
Karbidi i silicit jeshil është një material gjysmëpërçues me gjerësi të gjerë bandesh me një gjerësi bandesh prej 3.0eV, që është shumë më e madhe se 1.1eV e silicit. Kjo veçori i mundëson atij t'i rezistojë tensioneve dhe temperaturave më të larta, dhe ka avantazhe unike në fushën e pajisjeve elektronike të energjisë. Përveç kësaj, karbidi i silicit jeshil ka gjithashtu një lëvizshmëri të lartë elektronesh, gjë që bën të mundur zhvillimin e pajisjeve me frekuencë të lartë.
3. Procesi i përgatitjes së mikropluhurit të gjelbër të karbidit të silikonit
Përgatitja e mikropluhurit të karbidit të silicit të gjelbër përdor kryesisht procesin Acheson. Kjo metodë përzien rërën e kuarcit dhe koksin e naftës në një proporcion të caktuar dhe i ngroh ato në 2000-2500℃ në një furrë rezistence për reaksion. Karbidi i silicit të gjelbër në formë blloku i gjeneruar nga reaksioni i nënshtrohet proceseve të tilla si thërrmimi, klasifikimi dhe turshia për të përftuar në fund produkte mikropluhuri me madhësi të ndryshme grimcash.
Në vitet e fundit, me përparimin e teknologjisë, janë shfaqur disa metoda të reja përgatitjeje. Depozitimi kimik i avullit (CVD) mund të përgatisë pluhur karbidi silici jeshil me pastërti të lartë në shkallë nano; metoda sol-xhel mund të kontrollojë me saktësi madhësinë e grimcave dhe morfologjinë e pluhurit; metoda e plazmës mund të arrijë prodhim të vazhdueshëm dhe të përmirësojë efikasitetin e prodhimit. Këto procese të reja ofrojnë më shumë mundësi për optimizimin e performancës dhe zgjerimin e aplikimit të mikropluhurit të karbidit të silicit jeshil.
4. Fushat kryesore të aplikimit të mikropluhurit të gjelbër të karbidit të silikonit
1. Bluarje dhe lustrim preciz
Si një gërryes super i fortë, mikropluhuri i karabit të silicit jeshil përdoret gjerësisht në përpunimin preciz të karabit të çimentuar, qeramikës, qelqit dhe materialeve të tjera. Në industrinë e gjysmëpërçuesve, pluhuri i karabit të silicit jeshil me pastërti të lartë përdoret për lustrimin e pllakave të silicit, dhe performanca e tij në prerje është më e mirë se ajo e gërryesve tradicionalë të aluminit. Në fushën e përpunimit të komponentëve optikë, pluhuri i karabit të silicit jeshil mund të arrijë vrazhdësi sipërfaqësore në shkallë nano dhe të përmbushë kërkesat e përpunimit të komponentëve optikë me precizion të lartë.
2. Materiale qeramike të përparuara
Pluhuri i gjelbër i karbidit të silikonit është një lëndë e parë e rëndësishme për përgatitjen e qeramikës me performancë të lartë. Qeramika strukturore me veti të shkëlqyera mekanike dhe stabilitet termik mund të prodhohet nëpërmjet proceseve të sinterimit me presim të nxehtë ose sinterimit me reaksion. Ky lloj materiali qeramik përdoret gjerësisht në komponentë kyç si guarnicionet mekanike, kushinetat dhe grykat, veçanërisht në kushte të vështira pune si temperatura e lartë dhe korrozioni.
3. Pajisjet elektronike dhe gjysmëpërçuese
Në fushën e elektronikës, pluhuri i karabit të silicit të gjelbër përdoret për të përgatitur materiale gjysmëpërçuese me gjerësi bande. Pajisjet e energjisë të bazuara në karabit të silicit të gjelbër kanë karakteristika pune me frekuencë të lartë, tension të lartë dhe temperaturë të lartë, dhe tregojnë potencial të madh në automjetet e reja të energjisë, rrjetet inteligjente dhe fusha të tjera. Studimet kanë treguar se pajisjet e energjisë të karabit të silicit të gjelbër mund të zvogëlojnë humbjen e energjisë me më shumë se 50% krahasuar me pajisjet tradicionale me bazë silikoni.
4. Përforcim i përbërë
Shtimi i pluhurit të gjelbër të karbidit të silikonit si një fazë përforcuese në një matricë metalike ose polimeri mund të përmirësojë ndjeshëm forcën, fortësinë dhe rezistencën ndaj konsumimit të materialit kompozit. Në fushën e hapësirës ajrore, kompozitet e karbidit të silikonit me bazë alumini përdoren për të prodhuar pjesë strukturore të lehta dhe me rezistencë të lartë; në industrinë e automobilave, pllakat e frenave të përforcuara me karbid silikoni tregojnë rezistencë të shkëlqyer ndaj temperaturave të larta.
5. Materiale dhe veshje zjarrduruese
Duke shfrytëzuar qëndrueshmërinë në temperatura të larta të karbidit të silicit të gjelbër, mund të përgatiten materiale zjarrduruese me performancë të lartë. Në industrinë e shkrirjes së çelikut, tullat zjarrduruese të karbidit të silicit përdoren gjerësisht në pajisjet me temperaturë të lartë, siç janë furrat e shpërthimit dhe konvertorët. Përveç kësaj, veshjet e karbidit të silicit mund të ofrojnë mbrojtje të shkëlqyer nga konsumimi dhe korrozioni për materialin bazë dhe përdoren në pajisjet kimike, tehet e turbinave dhe fusha të tjera.