يُضاف كربيد السيليكون الأسود بشكل أساسي إلى ألواح العزل النانوية كمادة معتمة للأشعة تحت الحمراء. وهو يعالج مشكلة اختراق الأشعة تحت الحمراء للمصفوفة القائمة على السيليكا عند درجات الحرارة العالية، مع تحسين مقاومة الألواح لدرجات الحرارة العالية وخواصها الميكانيكية.
- الوظيفة الأساسية: حجب الإشعاع الحراري بالأشعة تحت الحمراء ذات درجات الحرارة العالية. تتميز مصفوفة السيليكا النانوية المسامية بشفافية جزئية للإشعاع الحراري بالأشعة تحت الحمراء المتوسطة. مع ارتفاع درجة الحرارة، يزداد انتقال الحرارة بالإشعاع، مما يؤدي إلى زيادة حادة في الموصلية الحرارية للوح عند درجات الحرارة العالية. من خلال الامتصاص وتشتت مي، يعترض مسحوق كربيد السيليكون الأسود الناعم الإشعاع الحراري بالأشعة تحت الحمراء ذات درجات الحرارة العالية ضمن نطاق الموجات 2.5-7 ميكرومتر، مما يقلل بشكل كبير من تدفق الحرارة بالإشعاع ويثبت الموصلية الحرارية في نطاقات درجات الحرارة العالية. وهذا يمكّن ألواح العزل النانوية من الحفاظ على أداء عزل حراري ممتاز عند درجات حرارة تتراوح بين 800 و1000 درجة مئوية.
شرح بسيط: تعمل المسام النانوية على منع التوصيل والحمل الحراري في درجات الحرارة المنخفضة؛ ويمنع كربيد السيليكون الأسود الأشعة تحت الحمراء في درجات الحرارة العالية.
- تحسين مقاومة درجات الحرارة العالية والاستقرار الحراري: يتميز كربيد السيليكون الأسود بنقطة انصهار عالية للغاية (حوالي 2730 درجة مئوية) وخمول كيميائي جيد. تتشكل طبقة كثيفة من ثاني أكسيد السيليكون (SiO₂) على سطحه في ظروف درجات الحرارة العالية، مما يُبطئ عملية الأكسدة. كما يمنع انكماش الألواح وتليينها عند درجات الحرارة العالية، ويحافظ على سلامة بنية المسام النانوية، ويرفع درجة حرارة التشغيل القصوى على المدى الطويل.
- تعزيز الخصائص الميكانيكية ومقاومة الصدمات الحرارية.
- تتوزع جزيئات كربيد السيليكون الأسود ذات التمدد الحراري المنخفض داخل المادة الأساسية.
- فهي تعمل على كبح نمو الشقوق وتعزيز قوة الانحناء والضغط.
- تحسين مقاومة الحريق وأداء مثبطات اللهب: يحقق عدم قابلية الاحتراق من الفئة A1 ولا يطلق غازات مداخن سامة في ظل ظروف درجات الحرارة العالية.
- يتميز كربيد السيليكون الأسود بموصلية حرارية صلبة عالية نسبيًا، لذا
يجب على المصنّعين التحكم بدقة في جرعته.
يؤدي نقص الكمية إلى ضعف أداء التعتيم بالأشعة تحت الحمراء، بينما
يؤدي الإفراط في الكمية إلى زيادة التوصيل الحراري الصلب وكثافة اللوح.
يستخدم هذا القطاع على نطاق واسع مسحوق كربيد السيليكون الأسود فائق النعومة بحجم حبيبات D50 يتراوح بين 1 و4 ميكرومتر.
