Cuộn đĩa gốm Silicon Carbide cho lò nhiệt độ cao

Gốm silica (gốm SiO₂) là vật liệu gốm hiệu suất cao chủ yếu bao gồm silicon dioxide. Chúng thể hiện khả năng chịu nhiệt độ cao tuyệt vời, giãn nở nhiệt thấp, các đặc tính điện môi vượt trội và độ ổn định hóa học, khiến chúng được sử dụng rộng rãi trong điện tử, hàng không vũ trụ, kỹ thuật hóa học và các ngành công nghiệp tiên tiến khác.

• Khả năng chịu nhiệt độ cao: Gốm silica có điểm nóng chảy lên đến 1713°C (dạng tinh thể) và có thể hoạt động ổn định dưới 1600°C, khiến chúng trở nên lý tưởng cho các ứng dụng nhiệt độ cao.
• Giãn nở nhiệt thấp (~0.5×10⁻⁶/°C), đảm bảo khả năng chống sốc nhiệt vượt trội cho môi trường có sự thay đổi nhiệt độ nhanh chóng.
• Hiệu suất điện môi tuyệt vời, với tổn thất điện môi thấp ở tần số cao, khiến chúng phù hợp với cửa sổ vi sóng và chất nền điện tử.
• Trơ về mặt hóa học, kháng axit (trừ axit flohydric) và kiềm, lý tưởng cho lớp lót lò phản ứng hóa học.
• Độ cứng cao (độ cứng Mohs 7), mặc dù vốn dễ vỡ, thường yêu cầu các sửa đổi gia cố hoặc làm dẻo để cải thiện độ bền cơ học.

Việc sản xuất gốm silica chủ yếu liên quan đến quá trình xử lý bột và thiêu kết nhiệt độ cao:

• Nguyên liệu thô: Bột thạch anh có độ tinh khiết cao (silica nóng chảy) hoặc bột nano-SiO₂ tổng hợp hóa học.
• Kỹ thuật tạo hình: Ép khô, đúc rót, đúc gel hoặc in 3D có thể được sử dụng để tạo hình.
• Phương pháp thiêu kết:
  • Thiêu kết không áp suất: Tiết kiệm chi phí nhưng thường yêu cầu chất hỗ trợ thiêu kết (ví dụ: Al₂O₃, MgO) để tăng cường độ đặc.
  • Ép nóng: Kết hợp nhiệt độ và áp suất cao để tạo ra gốm có độ đặc cao với các đặc tính cơ học vượt trội.
  • Thiêu kết phản ứng: Bột silicon được tạo hình và sau đó bị oxy hóa, phù hợp với các thành phần có hình dạng phức tạp.

• Điện tử: Chất nền mạch tần số cao, các thành phần cách điện.
• Hàng không vũ trụ: Vật liệu radome, cấu trúc trong suốt sóng nhiệt độ cao.
• Thiết bị hóa học: Lớp lót lò phản ứng chống ăn mòn, các thành phần đường ống.
• Thiết bị quang học: Cửa sổ trong suốt UV, thành phần laser.

Nhờ sự kết hợp độc đáo của các đặc tính, gốm silica đóng một vai trò quan trọng trong các ứng dụng công nghiệp tiên tiến. Những tiến bộ trong tương lai trong các kỹ thuật sản xuất (ví dụ: gia cố nanocomposite, sửa đổi làm dẻo) dự kiến sẽ mở rộng hơn nữa các ứng dụng tiềm năng của chúng.