Роль зеленого карбида кремния как наполнителя в композиционных материалах
Зелёный карбид кремния известен своей высокой твёрдостью, превосходной теплопроводностью, хорошей химической стабильностью и износостойкостью. Добавление в качестве наполнителя в композитные материалы (например, на основе полимеров, металлов или керамики) значительно улучшает общие эксплуатационные характеристики материала матрицы.
Его основные преимущества можно резюмировать следующим образом:
1. Значительно повышает твердость и износостойкость
Механизм действия: Зелёный карбид кремния имеет твёрдость по шкале Мооса 9,2–9,3, уступая только алмазу и карбиду бора. Равномерное распределение его частиц в более мягкой матрице (например, эпоксидной смоле, нейлоне, резине или алюминиевом сплаве) создаёт барьер, подобный бесчисленным крошечным «броням», встроенным в материал.
Эффект: Значительно повышается стойкость поверхности композитного материала к царапанию, износу и пластической деформации. Это делает его идеальным для применений, требующих высокой износостойкости, таких как:
Износостойкие футеровки, желоба, рабочие колеса
Тормозные колодки, диски сцепления (повышают коэффициент трения и износостойкость)
Высокопроизводительные шины (используются в качестве армирующего наполнителя для повышения износостойкости и срока службы шин)
2. Значительно улучшенные механические свойства
Механизм действия: Твердые частицы зеленого карбида кремния действуют как армирующая фаза, эффективно передавая и рассеивая приложенное к материалу напряжение, препятствуя деформации и распространению трещин в матричном материале.
Эффект: прочность на сжатие и изгиб, жёсткость и размерная стабильность композитного материала значительно повышаются. Однако это обычно приводит к повышению хрупкости материала, поэтому соотношение добавок и распределение размеров частиц необходимо корректировать в зависимости от области применения.
3. Отличные улучшенные тепловые свойства
Высокая теплопроводность: зелёный карбид кремния обладает очень высокой теплопроводностью (примерно 100–140 Вт/м·К). Добавление его к материалам с низкой теплопроводностью, таким как полимеры, может значительно повысить теплопроводность композита.
Применение: используется в электронных упаковочных материалах, теплопроводящих силиконах, теплопроводящих пластиках и других материалах для рассеивания тепла от электронных компонентов.
Низкий коэффициент теплового расширения: зелёный карбид кремния имеет очень низкий коэффициент теплового расширения. Добавление в него матрицы с высоким коэффициентом теплового расширения (например, смолы или металла) позволяет снизить коэффициент теплового расширения всего материала, делая изделие более стабильным в размерах при колебаниях температуры.
Применение: Детали прецизионных приборов, оптических платформ и другого оборудования, чувствительного к термической деформации.
4. Улучшение характеристик трения
Механизм действия: Во фрикционных материалах (например, тормозных колодках) зеленый карбид кремния действует как износостойкий абразивный материал, обеспечивающий стабильный коэффициент трения.
Эффект: помогает поддерживать чистоту поверхности трения, предотвращает проскальзывание и обеспечивает стабильный, надежный и долговечный коэффициент трения, предотвращая снижение эффективности тормозов.
5. Другие функции
Химическая стабильность: зеленый карбид кремния устойчив к воздействию кислот и щелочей, что повышает долговечность композитных материалов в агрессивных средах.
Обрабатываемость: в некоторых случаях добавление твердых частиц может увеличить износ обрабатывающих инструментов, но также может улучшить шлифуемость или полируемость материала.
Краткое описание заявки
Износостойкие изделия: детали буровых насосов, вкладыши горнодобывающей техники, износостойкие детали сельскохозяйственной техники.
Фрикционные материалы: Высокоэффективные автомобильные тормозные колодки и накладки сцепления.
Теплопроводящие материалы: подложки радиаторов светодиодов, термопаста для процессоров и упаковочные материалы для модулей питания.
Конструкционные детали: компоненты аэрокосмической и автомобильной промышленности, требующие высокой жесткости, низкой термической деформации и определенной степени износостойкости.
Специальные покрытия и керамика: используются для производства износостойких и коррозионностойких покрытий и конструкционной керамики.
