تتمتع جزيئات السيراميك بمجموعة واسعة من التطبيقات في علوم المواد والإلكترونيات والهندسة الكيميائية والمجالات الطبية وغيرها، ولكن نظرًا لطاقتها السطحية العالية وخصائص التجميع السهلة، كان التشتت دائمًا يمثل تحديًا رئيسيًا في إعداد مواد سيراميك عالية الأداء. ستقدم هذه المقالة أنواعًا شائعة من جزيئات السيراميك وتوصي بالمشتتات المناسبة للمواد الخزفية المختلفة لتحسين استقرار التشتت وأداء المعالجة.
أولاً. تصنيف جزيئات السيراميك المشتركة
يمكن تقسيم جزيئات السيراميك إلى أكاسيد، كربيدات، نيتريدات، بوريدات، وما إلى ذلك وفقًا لتركيبها الكيميائي. فيما يلي بعض جزيئات السيراميك النموذجية وتطبيقاتها:
1. أكسيد السيراميك
أكسيد الألومنيوم (Al2O3): صلابة عالية، ومقاوم لدرجات الحرارة العالية، ويستخدم في المواد الكاشطة، والمواد المقاومة للحرارة، والركائز الإلكترونية.
ZrO2 (الزيركون): صلابة عالية، يستخدم في ترميم الأسنان والمحامل وحساسات الأكسجين.
SiO2 (ثاني أكسيد السيليكون): يستخدم في الطلاءات والحشوات والزجاج البصري.
TiO2 (ثاني أكسيد التيتانيوم): التحفيز الضوئي، والأصباغ، والمواد الواقية من الشمس.
ZnO (أكسيد الزنك): مكثف، مادة مضادة للبكتيريا، عامل تقوية المطاط.
2. سيراميك الكربيد
SiC (شعيرات وجزيئات كربيد السيليكون): معززة ومشددة، موصلة للحرارة للغاية، مقاومة للاهتراء، تستخدم في أشباه الموصلات، وسادات الفرامل، والمكونات المقاومة للحرارة العالية.
B4C (كربيد البورون): مادة فائقة الصلابة تستخدم في الدروع المضادة للرصاص وامتصاص النيوترونات في المفاعلات النووية.
مرحاض (كربيد التنغستن): أدوات قطع السبائك الصلبة، لقم الثقب.
3. سيراميك النتريد
Si3N4 (نيتريد السيليكون): صلابة عالية، تشحيم ذاتي، يستخدم للمحامل ومكونات المحرك.
AlN (نيتريد الألومنيوم): موصلية حرارية عالية، عزل، يستخدم لركائز التغليف الإلكتروني.
BN (نيتريد البورون): BN سداسي الشكل (مادة تشحيم)، مكعب BN (مادة كاشطة فائقة الصلابة).
4. سيراميك البوريد
TiB2 (ثنائي بوريد التيتانيوم): نقطة انصهار عالية، موصل، يستخدم كمادة قطب كهربائي وطلاء مقاوم للتآكل.
ZrB2 (ثنائي بوريد الزركونيوم): سيراميك ذو درجة حرارة عالية جدًا يستخدم في مواد الحماية الحرارية الفضائية.
5. السيراميك المركب/الوظيفي
BaTiO3 (تيتانات الباريوم): مادة متعلق بالعازل الكهربائي الشفاف تستخدم في المكثفات والأجهزة الكهرضغطية.
PZT (تيتانات زركونات الرصاص): سيراميك كهرضغطية يستخدم في أجهزة الاستشعار ومحولات الطاقة بالموجات فوق الصوتية.
ثانية. مشكلة تشتت جزيئات السيراميك
تكون جزيئات السيراميك، بسبب طاقتها السطحية العالية وحجم جزيئاتها الصغير (خاصة الجزيئات النانوية)، عرضة للتكتل، مما يؤدي إلى:
1. زيادة لزوجة الملاط تؤثر على خواصه الريولوجية.
2. التلبيد غير المتساوي يقلل من الخواص الميكانيكية لمنتجات السيراميك.
3. يؤثر التشتت غير المتساوي في الطلاءات أو المواد المركبة على الأداء الوظيفي.
ولذلك، اختيار مشتت السيراميك المناسب أمر بالغ الأهمية.
ثالث. تصنيف واختيار المشتتات الخزفية
تتمثل وظيفة المشتتات الخزفية في تقليل قوى فان دير فالس بين الجزيئات وتحسين استقرار التعليق. وفقًا لخصائصها الكيميائية، يمكن تقسيم المشتتات إلى الفئات التالية:
1. المشتت الأيوني
مناسب للأنظمة المعتمدة على الماء، حيث يعمل على تثبيت الجزيئات من خلال التنافر الكهروستاتيكي.
النوع الأنيوني (مع الشحنة السالبة):
بولي أكريلات الصوديوم (PAAS): مناسب لأكسيد السيراميك مثل Al2O3، SiO3، ZrO2، إلخ.
دوديسيل بنزين سلفونات الصوديوم (SDBS): يستخدم بشكل شائع في السيراميك غير المؤكسد مثل SiC وSi3N4.
النوع الكاتيوني (مع شحنة موجبة):
بروميد سداسي ميثيل الأمونيوم (CTAB): مناسب لجزيئات السيراميك سالبة الشحنة (مثل ZrO2 جزئيًا).
2. المشتتات غير الأيونية
مناسب لأنظمة المذيبات العضوية، حيث يعمل على تثبيت الجزيئات من خلال العوائق الاستاتيكية.
بولي فينيل بيروليدون (PVP): مناسب للسيراميك غير المؤكسد مثل SiC، AlN، BN، إلخ.
البولي إيثيلين جلايكول (PEG): مناسب للسيراميك الوظيفي مثل BaTiO3 وPZT.
سلسلة BYK (مثل BYK-110): مناسبة لملاط السيراميك عالي المحتوى الصلب.
3. عامل اقتران
يستخدم لتحسين التوافق بين السيراميك والركائز العضوية، مثل:
عوامل اقتران السيلان (KH-550، KH-570): مناسبة لسيراميك الأكسيد مثل SiO2 وAl2O3.
عامل اقتران استر التيتانيوم (NDZ-101): مناسب للسيراميك عالي الطاقة السطحية مثل SiC وTiB2.
4. مشتت البوليمر
مناسب لجزيئات السيراميك النانوية لمنع التكتل الثانوي.
حمض البولي أكريليك (PAA): مناسب للنانو ZrO2، TiO2، إلخ.
بولي ميثيل ميثاكريلات (PMMA): مناسب لسيراميك النتريد مثل Si3N4 وAlN.
SAT NANO هو أفضل مورد لمسحوق السيراميك في الصين، إذا كان لديك استفسار عن سيراميك الأكسيد مثل Al2O3، SiO3، ZrO2، فلا تتردد في الاتصال بنا على sales03@satnano.com
