La fibra de SiC al descubierto: Propiedades, producción y aplicaciones pioneras

La fibra de SiC al descubierto: Propiedades, producción y aplicaciones pioneras

Comprender la fibra de SiC: Propiedades y aplicaciones

¿Qué es la fibra SiC?

La fibra de carburo de silicio es una fibra inorgánica con una estructura de β-carburo de silicio y pertenece a la categoría de fibras cerámicas.

Está hecho de compuestos de silicio como materia prima mediante procesos como la hilatura, la carbonización o la deposición de vapor. Este material de fibra tiene muchas propiedades excepcionales, como estabilidad a altas temperaturas, alta resistencia, alto módulo y excelente estabilidad química.

La fibra de SiC al descubierto: Propiedades, producción y aplicaciones pioneras

¿Qué propiedades tiene la fibra de SiC?

La fibra de carburo de silicio funciona realmente bien.

En primer lugar, tiene una gran estabilidad a altas temperaturas y mantiene su estructura cristalina y su rendimiento a temperaturas muy elevadas, lo que hace que se utilice mucho más en el campo de las altas temperaturas.

En segundo lugar, la fibra de carburo de silicio también tiene las características de alta resistencia y alto módulo, lo que significa que es muy fuerte y no es fácil de deformar, y puede soportar grandes fuerzas y tensiones.

Además, la fibra de carburo de silicio también tiene una excelente estabilidad química, presenta una buena resistencia a diversos productos químicos y no es susceptible a la corrosión ni a la erosión.

¿Cuáles son las aplicaciones de la fibra de SiC?

La fibra de carburo de silicio tiene una amplia gama de aplicaciones.

En primer lugar, en el campo aeroespacial, la fibra de carburo de silicio se utiliza a menudo para fabricar componentes de alta temperatura, como motores, reactores de pirólisis y plantas petroquímicas, debido a su excelente estabilidad a altas temperaturas y a sus propiedades de alta resistencia.

Además, su uso en combinación con fibra de carbono o fibra de vidrio puede mejorar significativamente el rendimiento de productos metálicos y cerámicos, como las pastillas de freno de los aviones a reacción, las palas de los motores, las cajas de los trenes de aterrizaje y los materiales estructurales de los fuselajes.

En segundo lugar, la fibra de carburo de silicio también se utiliza ampliamente en el campo de la energía. Puede utilizarse como material resistente a altas temperaturas para fabricar materiales de blindaje térmico, cintas transportadoras resistentes a altas temperaturas y telas filtrantes para filtrar gases a alta temperatura o metales fundidos.

Aplicaciones de la fibra de carburo de silicio

Además, en la industria química, las fibras de carburo de silicio también desempeñan un papel importante y se utilizan para fabricar diversos equipos y componentes de alta temperatura y resistentes a la corrosión.

Otras posibilidades de fabricación de carburo de silicio son los artículos deportivos. Debido a su elevado punto de fusión, las fibras trituradas de carburo de silicio se utilizan en la fabricación de material de construcción para hornos de alta temperatura.

En la industria eléctrica, el carburo de silicio puede utilizarse como cuerpo de válvula de descarga, como elemento calefactor eléctrico de carbono silicio, como generador de infrarrojos lejanos, etc.

En la industria electrónica, los monocristales de carburo de silicio pueden utilizarse como sustratos para diodos emisores de luz, y los cristales de carburo de silicio de gran pureza son materiales de alta calidad para fabricar semiconductores resistentes a la radiación y a altas temperaturas.

Con el continuo desarrollo de la ciencia y la tecnología, los campos de aplicación de la fibra de carburo de silicio siguen ampliándose, y su demanda en el mercado también sigue creciendo.

En el futuro, se espera que la fibra de carburo de silicio desempeñe un papel más importante en más campos y contribuya en mayor medida al progreso tecnológico y al desarrollo social.

¿Cómo se fabrica la fibra de SiC?

Existen cuatro métodos principales para fabricar fibras de carburo de silicio: sinterización de polvo, conversión de fibras de carbono activado, deposición química de vapor y conversión de precursores. A continuación compararemos los cuatro métodos.

Conversión de fibra de carbón activado:

Entre ellos, el método de conversión de fibra de carbono activado consiste en hacer reaccionar la fibra de carbono con óxido de silicio gaseoso para convertir la fibra de carbono en fibra de carburo de silicio in situ. Este proceso tiene lugar en determinadas condiciones de vacío, con la temperatura controlada a 1200-1300°C, seguido de un recocido a alta temperatura en atmósfera inerte, y finalmente se obtienen fibras de carburo de silicio que contienen microcristales de β-SiC.

Conversión de precursores:

La regla de conversión de precursores consiste en utilizar polímeros orgánicos que contengan carbono y silicio como precursores, moldear los polímeros en forma de fibra mediante hilado en fusión y pirolizarlos a altas temperaturas para convertirlos en fibras inorgánicas que contengan elementos de carbono y silicio. Este método tiene una tecnología relativamente madura, una alta eficiencia de producción y un bajo coste, por lo que es adecuado para la producción industrial.

Carburo de silicio Fibra

Deposición química de vapores:

El método de deposición química de vapor utiliza fibra de carbono o fibra de tungsteno como matriz, mezcla compuestos de silano con hidrógeno y se descompone a altas temperaturas para depositar una capa de carburo de silicio sobre la fibra de carbono o el alambre de tungsteno.

Sinterización de polvo:

El método de sinterización de polvo consiste en dispersar polvo de carburo de silicio en una masa fundida de polímero que contiene auxiliares de sinterización, y preparar fibras continuas de carburo de silicio mediante hilado, presinterización y sinterización a alta temperatura.

Cada uno de estos métodos tiene sus propias características. En las aplicaciones prácticas, el método adecuado puede seleccionarse en función de las necesidades y condiciones específicas.

Ventajas de la fibra de SiC en materiales compuestos

  • Propiedades antioxidantes a altas temperaturas
  • Propiedades aislantes
  • Flexibilidad en el ajuste del rendimiento
  • Alta resistencia y alto módulo
  • Estabilidad química
  • Gran dureza
  • Alta estabilidad térmica
  • Baja densidad
  • Resistencia a la corrosión

Conclusión

En conclusión, la fibra de SiC se perfila como una piedra angular en el avance de la tecnología de materiales, ya que sus notables propiedades y versatilidad allanan el camino a las innovaciones en diversos sectores. Desde su excepcional estabilidad térmica y resistencia a la degradación medioambiental hasta su papel fundamental en la mejora del rendimiento y la longevidad de los materiales compuestos, la fibra de SiC se sitúa a la vanguardia de las soluciones de ingeniería modernas.

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