{"id":608,"date":"2024-05-23T21:14:15","date_gmt":"2024-05-23T13:14:15","guid":{"rendered":"https:\/\/siliconcarbide.net\/?p=608"},"modified":"2024-05-23T21:19:33","modified_gmt":"2024-05-23T13:19:33","slug":"spekany-karbid-kremika-je-super-material-ktory-zvladne-takmer-vsetko","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/siliconcarbide.net\/sk\/sintered-silicon-carbide-a-super-material-that-can-handle-almost-anything\/","title":{"rendered":"Spekan\u00fd karbid krem\u00edka - super materi\u00e1l, ktor\u00fd zvl\u00e1dne takmer v\u0161etko"},"content":{"rendered":"

Spekan\u00fd karbid krem\u00edka - super materi\u00e1l, ktor\u00fd zvl\u00e1dne takmer v\u0161etko<\/h1>\n

Viete si predstavi\u0165 materi\u00e1l, ktor\u00fd je takmer tak\u00fd tvrd\u00fd ako diamant, pl\u00e1va vo vode, znesie spa\u013euj\u00face hor\u00fa\u010davy, vysmieva sa chemik\u00e1li\u00e1m, ktor\u00e9 sa ho sna\u017eia rozo\u017era\u0165, a zachov\u00e1va si pevnos\u0165 bez oh\u013eadu na to, \u010do na\u0148 hod\u00edte? Nu\u017e, spekan\u00fd karbid krem\u00edka<\/b><\/strong> je t\u00e1 neuverite\u013en\u00e1 l\u00e1tka!<\/p>\n

Tento materi\u00e1l m\u00e1 tak\u00e9 \u00fa\u017easn\u00e9 vlastnosti, \u017ee zvl\u00e1dne prostredie a podmienky, ktor\u00e9 by zni\u010dili takmer \u010doko\u013evek in\u00e9, z \u010doho by ste mohli vyr\u00e1ba\u0165 veci.<\/p>\n

Pozrime sa, \u010d\u00edm je spekan\u00fd karbid krem\u00edka tak\u00fd v\u00fdnimo\u010dn\u00fd.<\/p>\n

\u010co je spekan\u00fd karbid krem\u00edka?<\/b><\/strong><\/h2>\n

Spekan\u00fd karbid krem\u00edka<\/b><\/strong>, tie\u017e zn\u00e1my ako spekan\u00fd SiC<\/b><\/strong> alebo SSiC<\/b><\/strong>, sa vyr\u00e1ba zmie\u0161an\u00edm ve\u013emi jemn\u00e9ho SiC pr\u00e1\u0161ku s niektor\u00fdmi \u0161peci\u00e1lnymi pr\u00edsadami, ktor\u00e9 pom\u00e1haj\u00fa lepeniu, vlo\u017een\u00edm do formy a varen\u00edm pri ve\u013emi vysokej teplote. T\u00fdm sa pr\u00e1\u0161ok spoj\u00ed do pevnej l\u00e1tky, ale \u00faplne sa neroztop\u00ed. V\u010faka absencii ak\u00e9hoko\u013evek lepidla alebo \u010fal\u0161\u00edch f\u00e1z m\u00e1 spekan\u00fd SiC svoje divok\u00e9 vlastnosti.<\/p>\n

T\u00e1to keramika m\u00e1 tvrdos\u0165<\/b><\/strong> ktor\u00fd je druh\u00fd po diamante. M\u00e1 n\u00edzka hustota<\/b><\/strong> - okolo 40% ako oce\u013e a bl\u00edzko hlin\u00edka. Spekan\u00fd SiC<\/b><\/strong> odol\u00e1va kor\u00f3zia<\/b><\/strong> a oxid\u00e1cia<\/b><\/strong> neuverite\u013ene dobre v\u010faka siln\u00fdm v\u00e4zb\u00e1m v karbide krem\u00edka. Taktie\u017e dr\u017e\u00ed na svojich sila<\/b><\/strong> a tuhos\u0165<\/b><\/strong> aj pri skuto\u010dne vysok\u00fdch teplot\u00e1ch, ke\u010f sa v\u00e4\u010d\u0161ina materi\u00e1lov men\u00ed na ka\u0161u.<\/p>\n

Pre\u010do je spekan\u00fd SiC tak\u00fd v\u00fdnimo\u010dn\u00fd?<\/b><\/strong><\/h2>\n

Pozrime sa na niektor\u00e9 ohromuj\u00face vlastnosti spekan\u00e9ho SiC a \u010do rob\u00ed tento materi\u00e1l tak u\u017eito\u010dn\u00fdm<\/u><\/a>:<\/p>\n

Je to \u0161ialene \u0165a\u017ek\u00e9<\/b><\/strong><\/p>\n

S Tvrdos\u0165 Knoop<\/b><\/strong> z 2800 GPa<\/b><\/strong>, spekan\u00fd karbid krem\u00edka odol\u00e1va po\u0161kriabaniu alebo ak\u00e9muko\u013evek druhu oderu lep\u0161ie ako \u010doko\u013evek in\u00e9 okrem diamantu. To znamen\u00e1, \u017ee vydr\u017e\u00ed ove\u013ea dlh\u0161ie ako in\u00e9 materi\u00e1ly pri pou\u017eit\u00ed, pri ktorom sa pos\u00fava a dost\u00e1va \u00fadery \u010dast\u00edc.<\/p>\n

Diamant<\/b><\/strong> je jedin\u00e1 \u0165a\u017e\u0161ia vec. Smie\u0161na tvrdos\u0165 SiC poch\u00e1dza zo super siln\u00fdch v\u00e4zieb medzi at\u00f3mami krem\u00edka a uhl\u00edka. Tieto v\u00e4zby dr\u017eia pevne a nechc\u00fa sa pusti\u0165!<\/p>\n

\u013dahk\u00fd, ale pevn\u00fd<\/b><\/strong><\/p>\n

Napriek tomu, \u017ee je mimoriadne siln\u00fd, spekan\u00fd SiC m\u00e1 hustotu len 3,15 g\/cc<\/b><\/strong>. To je bl\u00edzko k hlin\u00edku, tak\u017ee tento materi\u00e1l je pekn\u00fd a \u013eahk\u00fd!<\/p>\n

To znamen\u00e1, \u017ee diely vyroben\u00e9 zo spekan\u00e9ho SiC namiesto kovov m\u00f4\u017eu by\u0165 ove\u013ea \u013eah\u0161ie. Rota\u010dn\u00e9 zariadenia sa m\u00f4\u017eu ot\u00e1\u010da\u0165 r\u00fdchlej\u0161ie pri ni\u017e\u0161ej hmotnosti. A toto - SiC skuto\u010dne pl\u00e1va v tekutom hlin\u00edku! Je teda skvel\u00fd pre s\u00fa\u010dasti \u010derpadiel, ktor\u00e9 musia pracova\u0165 s roztaven\u00fdm kovom.<\/p>\n

Odol\u00e1va kor\u00f3zii a oxid\u00e1cii ako \u0161ampi\u00f3n<\/b><\/strong><\/p>\n

Kovy potrebuj\u00fa ochrann\u00fa vrstvu oxidu, aby odolali kor\u00f3zii. Ale spekan\u00fd SiC<\/b><\/strong> nem\u00e1 \u017eiadne v\u00e4zby alebo pr\u00eddavn\u00e9 f\u00e1zy, ktor\u00e9 by mohli by\u0165 napadnut\u00e9. Jednoducho sa vysmieva kor\u00f3zii v takmer akomko\u013evek prostred\u00ed, ktor\u00e9 na \u0148u hod\u00edte.<\/p>\n

SiC si zachov\u00e1va svoju pevnos\u0165 aj v oxida\u010dnom vzduchu a\u017e do 1650 \u00b0C! Jeho odolnos\u0165 vo\u010di kor\u00f3zii a oxid\u00e1cii je v\u00fdsledkom extr\u00e9mne siln\u00fdch v\u00e4zieb medzi krem\u00edkom a uhl\u00edkom. Tie sa jednoducho nechc\u00fa rozpadn\u00fa\u0165 a oxidova\u0165, pokia\u013e neprekro\u010d\u00edte super vysok\u00e9 teploty.<\/p>\n

Zost\u00e1va siln\u00fd aj v \u0161ialenom teple<\/b><\/strong><\/p>\n

Str\u00e1nka kovalentn\u00e9 v\u00e4zby<\/b><\/strong> v SiC umo\u017e\u0148uj\u00fa, aby zostal tuh\u00fd a pevn\u00fd aj pri divok\u00fdch teplot\u00e1ch. Spekan\u00fd SiC si zachov\u00e1va svoju pln\u00fa pevnos\u0165<\/b><\/strong> a\u017e do pribli\u017ene 1750\u00b0C<\/b><\/strong> - to je hor\u00face! Na rozdiel od kovov neochabuje ani nekles\u00e1.<\/p>\n

Str\u00e1nka vysok\u00fd modul pru\u017enosti<\/b><\/strong> SiC tie\u017e znamen\u00e1, \u017ee sa pri ve\u013ekom za\u0165a\u017een\u00ed pomaly nedeformuje ani neplytv\u00e1. M\u00f4\u017eete sa teda spo\u013eahn\u00fa\u0165, \u017ee zvl\u00e1dne obrovsk\u00e9 nam\u00e1hanie pri vysok\u00fdch teplot\u00e1ch. Ide\u00e1lne pre s\u00fa\u010dasti pec\u00ed a pou\u017eitie v leteckom a kozmickom priemysle!<\/p>\n

Zvl\u00e1dne tepeln\u00fd \u0161ok<\/b><\/strong><\/p>\n

S tepeln\u00e1 vodivos\u0165<\/b><\/strong> z 125 W\/mK<\/b><\/strong>, SiC r\u00fdchlo pren\u00e1\u0161a tepeln\u00fa energiu a zvl\u00e1da r\u00fdchle teplotn\u00e9 v\u00fdkyvy. V\u010faka tomu spekan\u00fd SiC ve\u013ek\u00e1 odolnos\u0165 vo\u010di tepeln\u00fdm \u0161okom<\/b><\/strong> v porovnan\u00ed s inou keramikou.<\/p>\n

N\u00e1hle zmeny tepl\u00f4t m\u00f4\u017eu sp\u00f4sobi\u0165, \u017ee krehk\u00e9 materi\u00e1ly popraskaj\u00fa v d\u00f4sledku nerovnomernej roz\u0165a\u017enosti. SiC v\u0161ak neprask\u00e1, preto\u017ee dobre vedie teplo. Bez probl\u00e9mov sa prisp\u00f4sob\u00ed teplotn\u00fdm v\u00fdkyvom.<\/p>\n

Vlastnosti spekan\u00e9ho SiC pri izbovej teplote<\/b><\/strong><\/p>\n

Tu s\u00fa niektor\u00e9 k\u013e\u00fa\u010dov\u00e9 \u0161tatistiky spekan\u00e9ho SiC pri izbovej teplote (20 \u00b0C):<\/p>\n