O carburo de silício (SiC) é um composto covalente sintético e um novo tipo de material cerâmico de engenharia.forte resistência à oxidação, excelente resistência ao desgaste, estabilidade térmica, baixo coeficiente de expansão térmica, elevada condutividade térmica, alta dureza, resistência a choques térmicos,e resistência à corrosão química, a cerâmica SiC é amplamente utilizada na indústria aeroespacialAlém disso, a cerâmica SiC é considerada muito promissora para componentes estruturais de alta temperatura, motores avançados, trocadores de calor,e dispositivos resistentes ao desgaste de alta resistência, atraindo uma atenção significativa dos investigadores de todo o mundo.

Por que é necessária a modificação da superfície dos pós de SiC

Durante a moagem ultrafina de pó de SiC em nanoescala, as partículas experimentam atrito e impacto contínuos.Este processo causa a acumulação de grandes quantidades de cargas positivas e negativas nas superfícies das partículasAo mesmo tempo, os pós absorvem uma energia mecânica e térmica substancial, aumentando a sua energia de superfície.Para alcançar um estado mais estável e reduzir a energia da superfície, as partículas tendem naturalmente a atrair e agrupar-se, formando agregados.

A modificação da superfície é uma forma eficaz de melhorar a dispersibilidade e a fluidez dosPós de SiC, evitar a agregação, melhorar as propriedades de formação de pó de SiC ultrafinos e melhorar o desempenho dos produtos cerâmicos finais.

Mecanismos de modificação da superfície

A modificação da superfície de pós ultrafinos envolve a interação entre a superfície do pó e o agente modificador.Melhora a sua compatibilidade com o meio circundanteOs agentes modificadores devem conter grupos funcionais que possam interagir eficazmente com a superfície da partícula.

Existem dois mecanismos principais:

1. Modificação do revestimento: Uma camada de compostos inorgânicos ou orgânicos (polímeros solúveis em água ou em óleo, sabonetes de ácidos graxos, etc.) cobre a superfície da partícula, criando um obstáculo estérico que impede a reagregação.

2. Modificação do acoplamento (químico): Reacções químicas ou interações de acoplamento ocorrem entre a superfície da partícula e o agente modificador.ligações iônicas ou covalentes podem formar, levando a uma modificação de superfície mais forte e estável.

Métodos comuns de modificação da superfície

1. Modificação do revestimento

A modificação do revestimento envolve a fixação física ou química de uma camada de agente modificador à superfície da partícula para alterar suas propriedades inerentes.Superdispersantes, e compostos inorgânicos.

• Revestimento de adsorção superficial: Utiliza adsorção física ou química para formar um revestimento contínuo na superfície das partículas.

• Revestimento inorgânico: envolve a utilização de materiais inorgânicos que aderem fisicamente à superfície das partículas, reduzindo a energia livre da superfície e evitando a agregação.deposição de vapor, revestimento sol-gel, radiação e revestimento mecânico.

2Modificação química

A modificação química envolve uma reação química ou adsorção entre o agente modificador e a superfície da partícula.Os polímeros de cadeia longa enxertados na superfície do pó podem conter grupos hidrofílicos para melhorar a estabilidade da dispersão num meioOs modificadores químicos comuns incluem agentes de acoplamento, ácidos graxos e seus sais, ácidos orgânicos insaturados e organosilicônios.

Efeitos da modificação da superfície sobre as propriedades do pó

1. Influência do pH: A modificação da superfície pode otimizar a dispersibilidade a níveis de pH específicos, o que é crucial para a preparação de suspenso cerâmico de alto teor sólido com distribuição uniforme de partículas.

2. Propriedades da superfície: Características do pó, tais como área superficial, energia superficial, composição química, estrutura cristalina, grupos funcionais, umedecibilidade, carga superficial, porosidade,e defeitos de rede influenciam a viscosidade da lama e o teor máximo de sólido possível.

3. Efeitos dos agentes de acoplamento: Os agentes de acoplamento de silano, com grupos funcionais reativos tanto a materiais inorgânicos como orgânicos, melhoram significativamente a dispersão e a estabilidade das lulas de SiC, produzindo baixa viscosidade,Suspensões de alto teor sólido.

4. Influência da estrutura molecularPor exemplo, a estabilização eletrostática e os mecanismos de barreira estérica podem otimizar a dispersão das partículas e prevenir a agregação.

5. Tipo e dosagem do dispersante: A escolha e a concentração dos dispersantes têm um impacto directo na viscosidade da lama, no potencial zeta e na qualidade da dispersão.

Desafios atuais

Embora o revestimento de superfície melhore significativamente a dispersibilidade, a estabilidade e o desempenho dos pós de SiC ultrafinos, ainda existem vários desafios:

• Desenvolver métodos de modificação novos, rentáveis e facilmente controláveis.

• Melhorar a formulação do revestimento, a reutilização e a estabilidade dos pós de SiC ultrafinos.

• Melhorar a humedecibilidade das partículas de SiC com metais em compósitos SiC-metal para melhorar a resistência à corrosão.

• Projetar surfactantes de alto desempenho, de baixo custo ou multifuncionais para otimizar o processo de tratamento de superfície.

• Estabelecimento de métodos de ensaio e avaliação da qualidade normalizados para os pós de SiC modificados na superfície.

Conclusão

Os pós ultrafinos de SiC possuem propriedades únicas que permitem amplas aplicações em materiais avançados.Melhoria da dispersão, estabilidade e desempenho, permitindo o desenvolvimento de cerâmicas funcionais de alto desempenho.Os avanços nas técnicas de modificação de superfícies irão alargar a gama de aplicações dos pós nanocerâmicos e impulsionar inovações na ciência dos materiais.