Khi nhắc đến “gốm sứ”, nhiều người thường nghĩ ngay đến những món đồ gia dụng, bình hoa trang trí – mỏng manh và tinh tế, dường như không liên quan gì đến “công nghiệp” hay “cứng rắn”. Nhưng có một loại gốm sứ phá vỡ ấn tượng cố hữu này. Độ cứng của nó chỉ đứng sau kim cương, có thể chịu được nhiệt độ cao, chống ăn mòn, cách điện và dẫn điện, trở thành một loại vật liệu “đa năng” trong lĩnh vực công nghiệp. Đó làgốm silicon carbide.
Từ thiết bị chống mài mòn trong hầm mỏ đến mô-đun năng lượng trong xe năng lượng mới, từ các linh kiện chịu nhiệt độ cao trong ngành hàng không vũ trụ đến phớt cơ khí hàng ngày, gốm silicon carbide đang âm thầm hỗ trợ hoạt động hiệu quả của nhiều ngành công nghiệp với những đặc tính độc đáo của chúng. Hôm nay, hãy cùng tìm hiểu điều gì làm nên sự nổi bật của loại gốm "phi thường" này.
1、 Khó đến mức cực đoan: “người vận chuyển” trong lĩnh vực chống mài mòn
Ưu điểm nổi tiếng nhất của gốm silicon carbide là độ cứng và khả năng chống mài mòn cực cao. Độ cứng Mohs của nó chỉ đứng sau kim cương cứng nhất trong tự nhiên, cứng hơn nhiều so với thép thông thường, thép không gỉ và thậm chí cả gốm alumina.
Đặc tính 'cứng cáp' này giúp nó tỏa sáng trong những tình huống cần chống mài mòn. Ví dụ, trong ngành khai thác mỏ và luyện kim, thiết bị vận chuyển bùn và xỉ (như cánh bơm bùn và ống lót đường ống) thường bị rửa trôi bởi các hạt khoáng cứng trong thời gian dài, và kim loại thông thường sẽ nhanh chóng bị ăn mòn và rò rỉ nước. Các linh kiện làm bằng gốm silicon carbide có thể dễ dàng chịu được "sự mài mòn" này và có tuổi thọ gấp nhiều lần, thậm chí hơn mười lần so với các linh kiện kim loại, giúp giảm đáng kể tần suất và chi phí thay thế thiết bị.
Không chỉ trong môi trường công nghiệp, chúng ta còn thấy sự hiện diện của nó trong đời sống hàng ngày – chẳng hạn như cặp ma sát silicon carbide trong phớt cơ khí. Với khả năng chống mài mòn tuyệt vời, nó đảm bảo thiết bị không bị rò rỉ và ít hao hụt trong quá trình quay tốc độ cao, cho phép các thiết bị như máy bơm nước và máy nén hoạt động ổn định.
2、 “Khả năng chống chịu” vượt trội: Cách nhiệt chịu nhiệt độ cao và chống ăn mòn
Ngoài độ cứng, gốm silicon carbide còn có khả năng chịu nhiệt độ cao và chống ăn mòn tuyệt vời, cho phép chúng “bám trụ” trong nhiều “môi trường khắc nghiệt”.
Về khả năng chịu nhiệt độ cao, ngay cả khi hoạt động lâu dài ở 1350℃, vật liệu vẫn không bị mềm hóa hay biến dạng. Đặc tính này khiến nó trở thành “con cưng” trong ngành hàng không vũ trụ và quân sự, chẳng hạn như làm vòi phun cho động cơ tên lửa, lớp lót cho lò nung nhiệt độ cao, v.v. Nó có thể tiếp xúc trực tiếp với ngọn lửa nhiệt độ cao hoặc kim loại nóng chảy để duy trì độ ổn định. Trong các quy trình sản xuất nhiệt độ cao như lò nung công nghiệp và đúc liên tục luyện kim, các linh kiện gốm silicon carbide cũng có thể thay thế các kim loại dễ bị hư hỏng do nhiệt độ cao, giúp kéo dài tuổi thọ thiết bị.
Về khả năng chống ăn mòn, gốm silicon carbide có độ ổn định hóa học cực kỳ cao. Dù là axit, kiềm hay các loại khí và chất lỏng ăn mòn khác nhau, nó đều khó bị “ăn mòn”. Do đó, trong ngành công nghiệp hóa chất, nó thường được sử dụng để làm lớp lót cho các bình phản ứng, đường ống và van vận chuyển chất ăn mòn; trong lĩnh vực bảo vệ môi trường, sự hiện diện của nó cũng có thể được thấy trong các thiết bị xử lý nước thải axit-bazơ nồng độ cao, đảm bảo thiết bị không bị ăn mòn và hoạt động ổn định.
3、 “Năng lực” đa năng: Một “Bậc thầy chức năng” vừa cứng nhắc vừa linh hoạt
Nếu bạn nghĩ rằng gốm silicon carbide chỉ “cứng” và “bền”, thì bạn đã đánh giá quá thấp chúng. Theo các kỹ thuật xử lý khác nhau, nó còn có thể có nhiều chức năng như dẫn điện, cách nhiệt và dẫn nhiệt, khiến nó trở thành một vật liệu chức năng với nhiều ứng dụng.
- Tính chất dẫn điện và bán dẫn: Bằng cách pha tạp các nguyên tố khác, gốm silicon carbide có thể chuyển đổi từ chất cách điện sang chất dẫn điện, thậm chí trở thành vật liệu bán dẫn. Điều này cho phép vật liệu này thể hiện năng lực trong lĩnh vực năng lượng điện tử, chẳng hạn như chế tạo mô-đun nguồn cho xe năng lượng mới và linh kiện lõi cho bộ chuyển đổi lực kéo trên tàu cao tốc. So với vật liệu silicon truyền thống, chất bán dẫn silicon carbide có hiệu suất dẫn điện cao hơn và mức tiêu thụ năng lượng thấp hơn, giúp xe năng lượng mới sạc nhanh hơn và có phạm vi hoạt động xa hơn, đồng thời giúp thiết bị điện nhỏ gọn và hiệu quả hơn.
- Độ dẫn nhiệt tuyệt vời: Độ dẫn nhiệt của gốm silicon carbide vượt xa gốm thông thường, thậm chí còn gần bằng một số kim loại. Đặc tính này khiến nó trở thành vật liệu tản nhiệt lý tưởng, ví dụ như trong đế tản nhiệt của đèn LED và chip điện tử, nó có thể dẫn nhiệt nhanh chóng, ngăn ngừa hư hỏng thiết bị do quá nhiệt, đồng thời cải thiện tuổi thọ và độ ổn định.
4、 Cuối cùng: Gốm sứ silicon carbide, 'động lực vô hình' của việc nâng cấp công nghiệp
Từ “cứng cáp và chịu mài mòn” đến “chống ăn mòn ở nhiệt độ cao”, rồi đến “đa chức năng”, gốm silicon carbide đã phá vỡ nhận thức của con người về gốm sứ truyền thống với hàng loạt tính chất ưu việt, trở thành vật liệu chủ chốt hỗ trợ sự phát triển của sản xuất cao cấp, năng lượng mới, tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường. Tuy không phổ biến như kim loại hay nhẹ như nhựa, nhưng trong những tình huống công nghiệp đòi hỏi “vượt qua khó khăn”, nó luôn dựa vào đặc tính “toàn năng” của mình để trở thành lực lượng cốt lõi giải quyết các vấn đề.
Với sự tiến bộ không ngừng của công nghệ, chi phí sản xuất gốm silicon carbide đang dần giảm xuống, và phạm vi ứng dụng cũng không ngừng mở rộng. Trong tương lai, cả thiết bị năng lượng mới hiệu quả hơn lẫn máy móc công nghiệp bền bỉ hơn đều có thể trở nên mạnh mẽ hơn nhờ việc bổ sung gốm silicon carbide. Loại "vật liệu toàn năng" ẩn chứa trong công nghiệp này đang âm thầm thay đổi sản xuất và cuộc sống của chúng ta.
Thời gian đăng: 20-09-2025