Phương pháp tổng hợp tiền chất hữu cơ kết hợp in 3D

Gốm silic cacbua (SiC) có không gian ứng dụng rất lớn trong các lĩnh vực như chất bán dẫn, năng lượng, hàng không vũ trụ, chất xúc tác, v.v. Trong số đó, gốm xốp SiC có độ xốp cao có trọng lượng nhẹ hơn, diện tích bề mặt riêng lớn hơn và độ xốp cao hơn do cấu trúc độc đáo của chúng . Những đặc tính tuyệt vời này cũng khiến chúng có giá trị ứng dụng quan trọng trong nhiều lĩnh vực như cách nhiệt, tách khí, lò phản ứng nhiệt độ cao, che chắn điện từ và chất mang xúc tác.

Tuy nhiên, các công nghệ sản xuất truyền thống như ép khô, ép phun và đúc dải thường gặp khó khăn rất lớn đối với việc sản xuất gốm SiC có hình dạng phức tạp - không chỉ quy trình phức tạp, tốn thời gian và chu trình chuẩn bị kéo dài mà còn cả nguyên liệu thô. chi phí nguyên vật liệu và sản xuất cao. Ngoài ra, các khuyết tật như lỗ chân lông, vết nứt và sự không đồng đều trong quá trình tạo hình gây khó khăn cho việc tránh hiện tượng gãy giòn của thiết bị gốm, hạn chế nghiêm trọng việc sử dụng toàn bộ các tính chất cơ học của chúng và hạn chế khả năng chúng ta sử dụng đầy đủ các đặc tính tuyệt vời của vật liệu SiC như như khả năng chịu nhiệt độ cao và chống ăn mòn.

Bắt đầu từ tiền chất hữu cơ của gốm SiC và sử dụng công nghệ gốm in 3D mới nhất, không chỉ có thể khắc phục được những khó khăn trong việc chế tạo các thiết bị gốm phức tạp sử dụng bột SiC mà còn có thể giải quyết được các khuyết tật xảy ra trong quá trình tạo hình vật liệu gốm. Sự xuất hiện của nó đã mở ra một hướng mới cho việc ứng dụng vật liệu SiC.

Gốm chuyển đổi tiền chất hữu cơ (PDC), còn được gọi là gốm có nguồn gốc từ polymer, dùng để chỉ vật liệu gốm thu được bằng cách sử dụng các đặc tính xử lý dễ dàng của tiền chất polymer hữu cơ để thu được hình dạng mong muốn, sau đó trải qua quá trình chuyển đổi nhiệt độ cao để thu được vật liệu gốm mong muốn . Phương pháp chuyển đổi tiền chất hữu cơ có thể được chia thành bốn bước, bao gồm đúc, liên kết ngang, nhiệt phân và kết tinh. Polyme lần đầu tiên được hình thành bằng cách in 3D, quang hóa, liên kết ngang và cuối cùng là nhiệt phân. Thông qua chương trình gia nhiệt cố định, tiền chất sẽ dần dần phân tách và tạo ra gốm sứ. Trong quá trình nhiệt phân, một số hợp chất dễ bay hơi được giải phóng và các phần hữu cơ bị phân hủy tạo thành các chất vô cơ.

Vật liệu gốm SiC được điều chế bằng cách chuyển đổi tiền chất có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực công nghệ cao cấp và quân sự quốc phòng, với triển vọng ứng dụng rộng rãi, như động cơ hàng không, hệ thống bảo vệ nhiệt máy bay, vũ khí và thiết bị, giá đỡ gương không gian và các vật liệu composite SiC khác được sử dụng trong môi trường khắc nghiệt; SiC xốp có đặc tính chống va đập, tách, cách nhiệt, hấp phụ hoặc tải chất xúc tác; Kết nối hoặc sửa chữa vết nứt giữa gốm sứ và vật liệu tổng hợp ma trận gốm, v.v.