Карбид кремния (SiC) - это синтетическое ковалентное соединение и новый тип инженерного керамического материала.высокая устойчивость к окислениюОтличная износостойкость, тепловая устойчивость, низкий коэффициент теплового расширения, высокая теплопроводность, высокая твердость, термоупорность,и устойчивость к химической коррозии √ СиС керамика широко используется в аэрокосмической промышленностиКроме того, SiC-керамика считается очень перспективной для высокотемпературных структурных компонентов, передовых двигателей, теплообменников,и высокопрочные износостойкие устройства, привлекая значительное внимание ученых во всем мире.

Почему необходимо изменение поверхности порошков СиК

Во время ультратонкой измельчения наноразмерных порошков SiC частицы испытывают непрерывное трение и удар.Этот процесс вызывает накопление большого количества положительных и отрицательных зарядов на поверхности частицВ то же время порошки поглощают значительную механическую и тепловую энергию, увеличивая их поверхностную энергию.Для достижения более стабильного состояния и снижения энергии поверхности, частицы естественным образом склонны притягиваться и скопляться вместе, образуя агрегаты.

Модификация поверхности является эффективным способом улучшения диспергируемости и текучестиСикроксилового порошка, предотвращает агрегацию, повышает свойства формирования сверхтонких порошков SiC и улучшает производительность конечных керамических изделий.

Механизмы изменения поверхности

Модификация поверхности ультратонких порошков включает взаимодействие между поверхностью порошка и модифицирующим агентом.повышает их совместимость с окружающей средойМодифицирующие агенты должны содержать функциональные группы, которые могут эффективно взаимодействовать с поверхностью частиц.

Существует два основных механизма:

1. Изменение покрытия: Поверхность частиц покрывается слоем неорганических или органических соединений (растворимые в воде или в масле полимеры, мыла с жирными кислотами и т.д.), создавая стерическое препятствие, препятствующее повторной агрегации.

2. Модификация сцепления (химическая): химические реакции или взаимодействия связывания происходят между поверхностью частиц и модифицирующим агентом.могут образовываться ионные или ковалентные связи, что приводит к более сильной и стабильной модификации поверхности.

Общие методы модификации поверхности

1. Изменение покрытия

Модификация покрытия включает физическое или химическое прикрепление слоя модифицирующего агента к поверхности частицы для изменения ее присущих свойств.супердисперсанты, и неорганические соединения.

• Поверхностное адсорбционное покрытие: использует физическую или химическую адсорбцию для формирования непрерывного покрытия на поверхности частиц.

• Неорганическое покрытие: включает в себя использование неорганических материалов, которые физически прилипают к поверхности частиц, уменьшая свободную энергию поверхности и предотвращая агрегацию.отложения паров, сол-гелевое покрытие, радиационное и механическое покрытие.

2Химическая модификация

Химическая модификация включает химическую реакцию или адсорбцию между модифицирующим агентом и поверхностью частиц.Длинноцепочечные полимеры, привитые на поверхность порошка, могут содержать гидрофильные группы для улучшения стабильности дисперсии в средеОбщие химические модификаторы включают в себя сцепляющие агенты, жирные кислоты и их соли, ненасыщенные органические кислоты и органокремниевые.

Влияние изменения поверхности на свойства порошка

1. Влияние pH: Модификация поверхности может оптимизировать диспергируемость на определенных уровнях pH, что имеет решающее значение для приготовления керамических сливок с высоким содержанием твердых веществ с равномерным распределением частиц.

2. Свойства поверхности: характеристики порошка, такие как площадь поверхности, поверхностная энергия, химический состав, кристаллическая структура, функциональные группы, влагоспособность, поверхностный заряд, пористость,и дефекты решетки влияют на вязкость лужи и максимально достижимый содержание твердых веществ.

3. Эффекты сцепляющего агента: Силановые сцепляющие агенты с функциональными группами, реагирующими как на неорганические, так и на органические материалы, значительно улучшают диспергируемость и стабильность SiC-сливов, обеспечивая низкую вязкость,суспензии с высоким содержанием твердых веществ.

4. Влияние молекулярной структуры: Различные структуры модификаторов влияют на механизмы стабильности. Например, электростатическая стабилизация и механизмы стерического препятствия могут оптимизировать дисперсию частиц и предотвратить агрегацию.

5. Тип диспергента и дозировка: Выбор и концентрация диспергентов напрямую влияют на вязкость слива, зета-потенциал и качество дисперсии.

Современные проблемы

В то время как поверхностное покрытие значительно улучшает диспергируемость, стабильность и производительность сверхтонких порошков SiC, остаются несколько проблем:

• Разработка новых, экономически эффективных и легко контролируемых методов модификации.

• Улучшение состава покрытия, многоразового использования и стабильности для сверхтонких порошков SiC.

• Улучшение влагостойкости частиц SiC с металлами в SiC-металлокомпозитах для улучшения коррозионной стойкости.

• Разработка высокопроизводительных, недорогих или многофункциональных поверхностно-активных веществ для оптимизации процесса обработки поверхности.

• Создание стандартизированных методов испытаний и оценки качества для поверхностно-модифицированных порошков SiC.

Заключение

Ультратонкие порошки SiC обладают уникальными свойствами, которые позволяют широкое применение в передовых материалах.улучшение диспергируемости, стабильности и производительности и позволяет развивать высокопроизводительную функциональную керамику.Прогресс в технике модификации поверхности расширит диапазон применения нанокерамических порошков и стимулирует инновации в области материаловедения.