دور كربيد السيليكون الأخضر كمادة مالئة في المواد المركبة
يشتهر كربيد السيليكون الأخضر بصلابته العالية، وموصليته الحرارية الممتازة، وثباته الكيميائي الجيد، ومقاومته للتآكل. وعند إضافته كمادة مالئة للمواد المركبة (مثل المواد المركبة القائمة على البوليمر أو المعدن أو السيراميك)، فإنه يُحسّن بشكل ملحوظ الأداء العام لمادة المصفوفة.
ويمكن تلخيص فوائدها الأساسية على النحو التالي:
1. يحسن الصلابة ومقاومة التآكل بشكل كبير
آلية العمل: يتمتع كربيد السيليكون الأخضر بصلابة موس تتراوح بين 9.2 و9.3، وهو ثاني أعلى صلابة بعد الماس وكربيد البورون. يُشكّل توزيع جزيئاته بالتساوي في مادة ذات مصفوفة أكثر ليونة (مثل راتنجات الإيبوكسي، أو النايلون، أو المطاط، أو سبائك الألومنيوم) حاجزًا، يشبه عددًا لا يُحصى من “الدروع” الدقيقة المُدمجة داخل المادة.
التأثير: تُحسّن مقاومة سطح المادة المركبة للخدش والتآكل والتشوه البلاستيكي بشكل ملحوظ. هذا يجعل المنتج مثاليًا للتطبيقات التي تتطلب مقاومة عالية للتآكل، مثل:
بطانات مقاومة للتآكل، مزالق، ومراوح
وسادات الفرامل ولوحات القابض (تزيد من معامل الاحتكاك ومقاومة التآكل)
إطارات عالية الأداء (تستخدم كحشوة تقوية لتحسين مقاومة تآكل الإطارات وعمر الخدمة)
2. تحسين الخصائص الميكانيكية بشكل كبير
آلية العمل: تعمل جزيئات كربيد السيليكون الأخضر الصلب كمرحلة تقوية، حيث تنقل وتبدد بشكل فعال الضغوط المطبقة على المادة، مما يمنع التشوه وانتشار الشقوق في مادة المصفوفة.
التأثير: تتحسن قوة ضغط المادة المركبة، وقوة انثناءها، وصلابتها، وثباتها البعدي بشكل ملحوظ. ومع ذلك، فإنها عادةً ما تزيد من هشاشة المادة، لذا يجب تعديل نسبة الإضافة وتوزيع حجم الجسيمات حسب الاستخدام.
3. خصائص حرارية محسنة ممتازة
موصلية حرارية عالية: يتميز كربيد السيليكون الأخضر بموصلية حرارية عالية جدًا (حوالي ١٠٠-١٤٠ واط/متر·كلفن). إضافته إلى مواد موصلة حراريًا ضعيفة، مثل البوليمرات، يُحسّن الموصلية الحرارية للمركب بشكل ملحوظ.
التطبيقات: تستخدم في مواد التغليف الإلكترونية، والسيليكونات الموصلة للحرارة، والبلاستيك الموصل للحرارة، وغيرها من المواد للمساعدة في تبديد الحرارة من المكونات الإلكترونية.
معامل تمدد حراري منخفض: يتميز كربيد السيليكون الأخضر بمعامل تمدد حراري منخفض جدًا. ويمكن أن يؤدي خلطه مع مصفوفة تمدد حراري عالية (مثل الراتنج أو المعدن) إلى تقليل معامل التمدد الحراري للمادة ككل، مما يجعل المنتج أكثر استقرارًا في أبعاده في ظل تقلبات درجات الحرارة.
التطبيقات: مكونات الأدوات الدقيقة، والمنصات البصرية، وغيرها من المعدات الحساسة للتشوه الحراري.
4. تحسين أداء الاحتكاك
آلية العمل: في مواد الاحتكاك (مثل وسادات الفرامل)، يعمل كربيد السيليكون الأخضر كمادة كاشطة مقاومة للتآكل توفر معامل احتكاك مستقر.
التأثير: يساعد على الحفاظ على سطح الاحتكاك نظيفًا، ويمنع الانزلاق، ويوفر معامل احتكاك مستقرًا وموثوقًا ودائمًا، مما يمنع تلاشي أداء الفرامل.
5. وظائف أخرى
الاستقرار الكيميائي: يتميز كربيد السيليكون الأخضر بمقاومته للأحماض والقلويات، مما يحسن متانة المواد المركبة في البيئات المسببة للتآكل.
قابلية المعالجة: في بعض الحالات، قد يؤدي إضافة جزيئات صلبة إلى زيادة التآكل في أدوات التصنيع، ولكنها قد تؤدي أيضًا إلى تحسين قابلية طحن المادة أو تلميعها.
ملخص الطلب
المنتجات المقاومة للتآكل: مكونات مضخة الطين، وبطانات الآلات التعدينية، والأجزاء المقاومة للتآكل للآلات الزراعية.
مواد الاحتكاك: وسادات الفرامل وأغطية القابض عالية الأداء للسيارات.
المواد الموصلة للحرارة: ركائز المشتت الحراري LED، والمعجون الحراري لوحدة المعالجة المركزية، ومواد التعبئة والتغليف لوحدات الطاقة.
الأجزاء الهيكلية: مكونات الطيران والسيارات التي تتطلب صلابة عالية وتشوه حراري منخفض ودرجة معينة من مقاومة التآكل.
الطلاءات والسيراميك المتخصصة: تستخدم لإنتاج الطلاءات المقاومة للتآكل والسيراميك البنيوي.
