Yeşil silisyum karbürün kompozit malzemelerde dolgu maddesi olarak rolü
Yeşil silisyum karbür, yüksek sertliği, mükemmel ısı iletkenliği, iyi kimyasal kararlılığı ve aşınma direnciyle ünlüdür. Kompozit malzemelere (polimer, metal veya seramik bazlı kompozitler gibi) dolgu maddesi olarak eklendiğinde, matris malzemesinin genel performansını önemli ölçüde artırır.
Başlıca faydaları şu şekilde özetlenebilir:
1. Sertliği ve Aşınma Direncini Önemli Ölçüde İyileştirir
Etki Mekanizması: Yeşil silisyum karbür, 9,2-9,3 Mohs sertliğine sahiptir ve elmas ve bor karbürden sonra ikinci sıradadır. Parçacıklarının daha yumuşak bir matris malzemesinde (epoksi reçine, naylon, kauçuk veya alüminyum alaşımı gibi) eşit şekilde dağılması, malzemenin içine gömülü sayısız küçük “zırh” gibi bir bariyer oluşturur.
Etki: Kompozit malzemenin çizilmeye, aşınmaya ve plastik deformasyona karşı yüzey direnci önemli ölçüde artar. Bu da ürünü, aşağıdakiler gibi yüksek aşınma direnci gerektiren uygulamalar için ideal hale getirir:
Aşınmaya dayanıklı gömlekler, oluklar, pervaneler
Fren balataları, debriyaj balataları (sürtünme katsayısını ve aşınma direncini artırır)
Yüksek performanslı lastikler (lastik aşınma direncini ve kullanım ömrünü artırmak için takviye dolgu maddesi olarak kullanılır)
2. Önemli Ölçüde Geliştirilmiş Mekanik Özellikler
Etki Mekanizması: Sert yeşil silisyum karbür parçacıkları takviye edici bir faz görevi görerek, malzemeye uygulanan gerilimi etkili bir şekilde aktarır ve dağıtır, matris malzemesinde deformasyonu ve çatlak yayılmasını engeller.
Etki: Kompozit malzemenin basınç dayanımı, eğilme dayanımı, sertliği ve boyut kararlılığı önemli ölçüde iyileştirilir. Ancak, genellikle malzemenin kırılganlığını da artırır, bu nedenle ekleme oranı ve parçacık boyutu dağılımının uygulamaya göre ayarlanması gerekir.
3. Mükemmel Geliştirilmiş Termal Özellikler
Yüksek Isıl İletkenlik: Yeşil silisyum karbür, çok yüksek bir ısıl iletkenliğe sahiptir (yaklaşık 100-140 W/m·K). Polimerler gibi zayıf ısıl iletkenlere eklenmesi, kompozitin ısıl iletkenliğini önemli ölçüde artırabilir.
Uygulamalar: Elektronik paketleme malzemelerinde, ısıyı ileten silikonlarda, ısıyı ileten plastiklerde ve diğer malzemelerde elektronik bileşenlerden gelen ısıyı dağıtmaya yardımcı olmak için kullanılır.
Düşük Isıl Genleşme Katsayısı: Yeşil silisyum karbürün çok düşük bir ısıl genleşme katsayısı vardır. Yüksek ısıl genleşmeli bir matrisle (reçine veya metal gibi) birleştirilmesi, genel malzemenin ısıl genleşme katsayısını düşürerek ürünün sıcaklık dalgalanmaları altında boyutsal olarak daha kararlı olmasını sağlayabilir.
Uygulamalar: Hassas aletlerin, optik platformların ve termal deformasyona duyarlı diğer ekipmanların bileşenleri.
4. Geliştirilmiş Sürtünme Performansı
Etki Mekanizması: Sürtünme malzemelerinde (fren balataları gibi), yeşil silisyum karbür, kararlı bir sürtünme katsayısı sağlayan aşınmaya dayanıklı bir aşındırıcı malzeme görevi görür.
Etkisi: Sürtünme yüzeyinin temiz kalmasına yardımcı olur, kaymayı önler ve istikrarlı, güvenilir ve dayanıklı bir sürtünme katsayısı sağlayarak fren performansının düşmesini önler.
5. Diğer Fonksiyonlar
Kimyasal Kararlılık: Yeşil silisyum karbür asit ve alkaliye dayanıklıdır, bu da kompozit malzemelerin aşındırıcı ortamlarda dayanıklılığını artırır.
İşlenebilirlik: Bazı durumlarda sert parçacıkların eklenmesi işleme takımlarındaki aşınmayı artırabilir, ancak aynı zamanda malzemenin taşlanabilirliğini veya cilalanabilirliğini de iyileştirebilir.
Uygulama Özeti
Aşınmaya dayanıklı ürünler: Çamur pompası parçaları, madencilik makineleri astarları ve tarım makineleri için aşınmaya dayanıklı parçalar.
Sürtünme malzemeleri: Yüksek performanslı otomotiv fren balataları ve debriyaj balataları.
Isıl iletken malzemeler: LED soğutucu alt tabakaları, CPU termal macunu ve güç modülleri için paketleme malzemeleri.
Yapısal parçalar: Yüksek sertlik, düşük termal deformasyon ve belirli bir aşınma direnci gerektiren havacılık ve otomotiv bileşenleri.
Özel Kaplamalar ve Seramikler: Aşınmaya ve korozyona dayanıklı kaplamalar ve yapısal seramikler üretmek için kullanılır.
