תכונות ויישומים של סיבים קרמיים

לחומרים קרמיים יתרונות של נקודת התכה גבוהה, קשיות גבוהה, עמידות בפני שחיקה גבוהה, עמידות חמצון וכו', והם מכונים היום שלושת החומרים המוצקים העיקריים יחד עם חומרי מתכת וחומרים פולימריים. חומרים קרמיים מחולקים לקרמיקה מבנית וקרמיקה פונקציונלית לפי אופי ותחום היישום. קרמיקה מבנית: לקרמיקה מבנית יש את היתרונות של עמידות בטמפרטורה גבוהה, יציבות כימית טובה, לא קלה לשחיקה, חוזק גבוה, קשיות גבוהה ומוליכות תרמית טובה. על פי מרכיביהם, קרמיקה מבנית מחולקת לשלוש קטגוריות: קרמיקה תחמוצת, קרמיקה שאינה תחמוצת, תרכובות מטריצות קרמיות; קרמיקה פונקציונלית: קרמיקה פונקציונלית היא חומר המנצל את התכונות הלא מכניות שלו. לקרמיקה פונקציונלית יש יישומים רבים בביוטכנולוגיה, תעופה וחלל, פיתוח אנרגיה ותחומים אחרים.

סוגי סיבים קרמיים

סיבים קרמיים הם סוג של חומר עקשן בעל משקל קל ומראה סיבי. אורך הסיבים שלו הוא 100-250מ"מ וקוטר הסיבים הוא 2-5מ'. למוצרי סיבים קרמיים יש את היתרונות של משקל קל, עמידות בטמפרטורה גבוהה, קיבולת חום קטנה, בידוד תרמי טוב ותכונות בידוד תרמי בטמפרטורה גבוהה וכו', כך שהם נמצאים בשימוש נרחב בתעופה, פטרוכימיה ואחרים. ישנם סוגים רבים של סיבים קרמיים, אותם ניתן לחלק לסיבים גבישיים ולסיבי זכוכית על פי המיקרו-מבנה שלהם, ביניהם SiO2 ו- Al2O3 הם נציגים אופייניים של סיבי זכוכית; ניתן לחלק סיבים קרמיים לסיבי תחמוצת ולסיבים שאינם תחמוצתיים לפי הרכבם הכימי. ביניהם, SiC ו- Si3N4 הם הנציגים של סיבים שאינם תחמוצת; ניתן לחלק סיבי קרמיקה לשלוש קטגוריות בהתאם לטמפרטורת השימוש: סיבי קרמיקה בדרגה נמוכה (800-1100 מעלות ), סיבים קרמיים בדרגה בינונית (1100-1300 מעלות ), סיבים קרמיים בדרגה גבוהה ({{ 14}} מעלות ) 1500 מעלות ).

יישום סיבים קרמיים

חומר בידוד תרמי: לסיבים קרמיים תכונות עמידות טובות בטמפרטורה גבוהה, שיכולים לעמוד בטמפרטורה גבוהה של 1500 מעלות צלזיוס; לסיבים קרמיים יש גם פונקציית בידוד תרמי טובה, אשר נקבעת בעיקר על ידי המבנה המעורב של סיבים קרמיים (כלומר, סיבים מוצקים ואוויר). לכן, סיבים קרמיים יכולים לפתור את הבעיה של קשיחות ירודה של חומרים עקשן. תכונות הבידוד התרמי של סיבים קרמיים הופכים מוצרי סיבים קרמיים לשימוש נרחב בקירות תנורים תעשייתיים ובחומרי בניין.

חומר סינון בטמפרטורה גבוהה: לסיבים קרמיים יש שטח פנים ספציפי גדול, ולחומר המסנן שהוכן ממנו יש טוהר סינון גבוה. יחד עם זאת, סיבים קרמיים מציגים ביצועים מצוינים יותר מבחינת יציבות תרמית, יציבות כימית ועמידות בפני זעזועים תרמיים. לכן, סיבים קרמיים נמצאים בשימוש נרחב בתחומים סביבתיים, כגון טיהור אוויר, טיפול בשפכים וסינון גזי פליטה.

חומר ספיגת קול ובידוד קול: לחומר סיבים קרמיים יש בליעת קול ואפקט בידוד קול טוב, בעיקר בגלל שכאשר גל הקול מועבר אל פנים החומר, לגל הקול ולאוויר הקיים בנקבוביות הסיבים תהיה השפעה צמיגה , וגל הקול יפיק גם התנגדות חיכוך עם הסיב. , כך שחלק מאנרגיית הקול האבודה מומרת לאנרגיית חום. בנוסף, האוויר בנקבוביות הסיבים מייצר הולכת חום בעת דחיסה, והולכת החום גורמת גם לאיבוד אנרגיית הקול, ובכך לספוג את גלי הקול הנכנסים. לכן, לחומר סיבי קרמי יש ספיגת קול ואפקט בידוד קול טוב, מה שהופך אותו לשימוש נרחב בבנייה, תחבורה ותחומים אחרים.

חומר נשא זרז: לסיבים קרמיים יש את היתרונות של שטח פנים ספציפי גדול, נקבוביות גבוהה, אפקט קטליטי טוב וכו'. כאשר משתמשים בסיב הקרמי הטעון בזרז בתגובת הדיפוזיה המבוקרת, בשל התנגדות הדיפוזיה הקטנה שלו, השפעה קטליטית טובה מושג. לכן, סיבים קרמיים כזרז, יש לו פוטנציאל יישום גדול בתחום הקטליזה.

חומרים לחיזוק והקשחת: החיסרון של קשיחות ירודה של חומרים קרמיים ידוע, ולכן סיבים קרמיים הם הדרך היעילה ביותר להקשחת חומרים קרמיים. הסיבים הקרמיים הנפוצים ביותר הם: סיבי Al2O3 ארוכים, סיבי SiC ארוכים וכו'. במקביל, ניתן להשתמש בסיבים קרמיים גם בהקשחה של חומרי מתכת.

חומרים פונקציונליים חדשים: סיבים קרמיים נמצאים בשימוש נרחב בחומרים מוליכי-על חדשים בטמפרטורות גבוהות, חומרים פונקציונליים חדשים, כגון סיבים אינפרא אדום רחוק, סיבים מוליכים וכו' בשל יתרונותיהם הרבים.