Vai trò của silicon carbide xanh như một chất độn trong vật liệu composite
Silic cacbua xanh nổi tiếng với độ cứng cao, độ dẫn nhiệt tuyệt vời, độ ổn định hóa học tốt và khả năng chống mài mòn. Khi được thêm vào vật liệu composite (như composite nền polymer, kim loại hoặc gốm), nó cải thiện đáng kể hiệu suất tổng thể của vật liệu nền.
Những lợi ích chính của nó có thể được tóm tắt như sau:
1. Cải thiện đáng kể độ cứng và khả năng chống mài mòn
Cơ chế hoạt động: SiC xanh lá cây có độ cứng Mohs từ 9,2-9,3, chỉ đứng sau kim cương và Bo Cacbua. Việc phân tán đều các hạt của nó trong vật liệu nền mềm hơn (như nhựa epoxy, nylon, cao su hoặc hợp kim nhôm) tạo ra một lớp màng chắn, giống như vô số “lớp giáp” nhỏ xíu được nhúng bên trong vật liệu.
Hiệu quả: Khả năng chống trầy xước, mài mòn và biến dạng dẻo của bề mặt vật liệu composite được cải thiện đáng kể. Điều này làm cho sản phẩm trở nên lý tưởng cho các ứng dụng đòi hỏi khả năng chống mài mòn cao, chẳng hạn như:
Lớp lót, máng, cánh quạt chống mài mòn
Má phanh, đĩa ly hợp (tăng hệ số ma sát và khả năng chống mài mòn)
Lốp xe hiệu suất cao (được sử dụng làm chất độn gia cố để cải thiện khả năng chống mài mòn và tuổi thọ của lốp xe)
2. Tính chất cơ học được cải thiện đáng kể
Cơ chế hoạt động: Các hạt silicon carbide xanh cứng hoạt động như một pha gia cường, truyền và phân tán hiệu quả ứng suất tác dụng lên vật liệu, ức chế biến dạng và sự lan truyền vết nứt trong vật liệu nền.
Hiệu quả: Cường độ nén, cường độ uốn, độ cứng và độ ổn định kích thước của vật liệu composite được cải thiện đáng kể. Tuy nhiên, nó cũng thường làm tăng độ giòn của vật liệu, do đó tỷ lệ bổ sung và phân bố kích thước hạt cần được điều chỉnh tùy theo ứng dụng.
3. Tính chất nhiệt được cải thiện tuyệt vời
Độ dẫn nhiệt cao: Silic cacbua xanh có độ dẫn nhiệt rất cao (khoảng 100-140 W/m·K). Việc thêm nó vào các vật liệu dẫn nhiệt kém, chẳng hạn như polyme, có thể cải thiện đáng kể độ dẫn nhiệt của vật liệu composite.
Ứng dụng: Được sử dụng trong vật liệu đóng gói điện tử, silicon dẫn nhiệt, nhựa dẫn nhiệt và các vật liệu khác để giúp tản nhiệt từ các linh kiện điện tử.
Hệ số giãn nở nhiệt thấp: Silic cacbua xanh có hệ số giãn nở nhiệt rất thấp. Việc kết hợp nó với ma trận giãn nở nhiệt cao (như nhựa hoặc kim loại) có thể làm giảm hệ số giãn nở nhiệt của toàn bộ vật liệu, giúp sản phẩm ổn định hơn về kích thước dưới sự biến động nhiệt độ.
Ứng dụng: Linh kiện của các thiết bị chính xác, nền tảng quang học và các thiết bị khác dễ bị biến dạng nhiệt.
4.
Cơ chế hoạt động cải thiện hiệu suất ma sát: Trong các vật liệu ma sát (như má phanh), silicon carbide xanh hoạt động như một vật liệu mài mòn chống mài mòn, mang lại hệ số ma sát ổn định.
Tác dụng: Giúp giữ cho bề mặt ma sát sạch sẽ, chống trượt và cung cấp hệ số ma sát ổn định, đáng tin cậy và bền bỉ, ngăn ngừa hiệu suất phanh giảm sút.
5. Các chức năng khác
Tính ổn định hóa học: Silic cacbua xanh có khả năng chống axit và kiềm, cải thiện độ bền của vật liệu composite trong môi trường ăn mòn.
Khả năng gia công: Trong một số trường hợp, việc bổ sung các hạt cứng có thể làm tăng độ mài mòn của dụng cụ gia công, nhưng cũng có thể cải thiện khả năng nghiền hoặc đánh bóng của vật liệu.
Tóm tắt ứng dụng
Sản phẩm chống mài mòn: Linh kiện máy bơm bùn, lớp lót máy móc khai thác mỏ và các bộ phận chống mài mòn cho máy móc nông nghiệp.
Vật liệu ma sát: Má phanh ô tô hiệu suất cao và mặt ly hợp.
Vật liệu dẫn nhiệt: Tấm tản nhiệt LED, keo tản nhiệt CPU và vật liệu đóng gói cho mô-đun nguồn.
Các bộ phận kết cấu: Các bộ phận hàng không vũ trụ và ô tô yêu cầu độ cứng cao, biến dạng nhiệt thấp và khả năng chống mài mòn ở mức độ nhất định.
Lớp phủ đặc biệt và gốm sứ: Được sử dụng để sản xuất lớp phủ chống mài mòn và chống ăn mòn cũng như gốm sứ kết cấu.
