V nenehnem razvoju sodobne industrije in tehnologije igrajo lastnosti materialov ključno vlogo. Še posebej pri soočanju z izzivi visokotemperaturnih okolij stabilnost delovanja materiala neposredno vpliva na delovanje in življenjsko dobo povezane opreme in izdelkov.Izdelki iz silicijevega karbida, z odlično odpornostjo na visoke temperature, postopoma postajajo idealna izbira za številna področja uporabe pri visokih temperaturah.
Silicijev karbid je s kemijskega vidika spojina, sestavljena iz dveh elementov: silicija (Si) in ogljika (C). Ta edinstvena atomska kombinacija daje silicijevemu karbidu edinstvene fizikalne in kemijske lastnosti. Njegova kristalna struktura je zelo stabilna, atomi pa so tesno povezani s kovalentnimi vezmi, kar daje silicijevemu karbidu močno notranjo vezno silo, ki je osnova za njegovo odpornost na visoke temperature.
Ko se osredotočimo na praktično uporabo, se v celoti pokaže prednost visokotemperaturne odpornosti izdelkov iz silicijevega karbida. Na področju visokotemperaturnih industrijskih peči so tradicionalni materiali za oblaganje nagnjeni k mehčanju, deformacijam in celo poškodbam pri dolgotrajni izpostavljenosti visokim temperaturam, kar ne vpliva le na normalno delovanje peči, temveč zahteva tudi pogosto menjavo, kar povečuje stroške in težave pri vzdrževanju. Material za oblaganje iz silicijevega karbida je kot močna "zaščitna obleka" za peč. Pri temperaturah do 1350 ℃ lahko še vedno ohranja stabilne fizikalne in kemijske lastnosti ter se ne bo zlahka zmehčal ali razgradil. To ne le močno podaljša življenjsko dobo obloge peči in zmanjša pogostost vzdrževanja, temveč tudi zagotavlja učinkovito in stabilno delovanje industrijskih peči v visokotemperaturnih okoljih, kar zagotavlja zanesljiva jamstva za proizvodni proces.
Na primer, v letalski in vesoljski industriji letala pri letenju z visokimi hitrostmi zaradi intenzivnega trenja z zrakom proizvajajo veliko količino toplote, kar povzroči močno povečanje površinske temperature. To zahteva, da imajo materiali, uporabljeni v letalih, dobro odpornost na visoke temperature, sicer se bodo soočili z resnimi varnostnimi tveganji. Kompozitni materiali na osnovi silicijevega karbida so zaradi svoje odlične odpornosti na visoke temperature postali pomembni materiali za izdelavo ključnih delov, kot so komponente letalskih motorjev in sistemi toplotne zaščite letal. Omogočajo ohranjanje dobrih mehanskih lastnosti v ekstremno visokih temperaturah, zagotavljajo strukturno celovitost komponent, pomagajo letalom premagati omejitve hitrosti in temperature ter dosegajo učinkovitejše in varnejše letenje.
Z mikroskopskega vidika je skrivnost visoke temperaturne odpornosti silicijevega karbida v njegovi kristalni strukturi in kemijskih lastnostih vezi. Kot smo že omenili, je energija kovalentne vezi med atomi silicijevega karbida zelo visoka, zaradi česar se atomi pri visokih temperaturah težko ločijo od svojih mrežnih položajev, s čimer se ohranja strukturna stabilnost materiala. Poleg tega je koeficient toplotnega raztezanja silicijevega karbida relativno nizek, sprememba njegove prostornine pa je relativno majhna, ko se temperatura močno spremeni, kar učinkovito preprečuje problem loma materiala zaradi koncentracije napetosti zaradi toplotnega raztezanja in krčenja.
Z nenehnim napredkom tehnologije se nenehno izboljšuje tudi učinkovitost izdelkov iz silicijevega karbida. Raziskovalci so izboljšali postopek priprave, optimizirali formulacije materialov in uporabili druga sredstva za povečanje odpornosti izdelkov iz silicijevega karbida na visoke temperature, hkrati pa razširili njihove možnosti uporabe na več področjih. V prihodnosti verjamemo, da bodo izdelki iz silicijevega karbida s svojo odlično odpornostjo na visoke temperature zasijali in ustvarjali toploto v več panogah, kot so nova energija, elektronika in metalurgija, ter prispevali k razvoju različnih industrij.
Čas objave: 11. julij 2025