Ίνα καρβιδίου πυριτίου

Οι ίνες καρβιδίου του πυριτίου (SiC Fibre) είναι ένα εξαιρετικά ανθεκτικό και ταυτόχρονα ελαφρύ υλικό κατάλληλο για εφαρμογές υψηλής θερμοκρασίας, με αξιοσημείωτες ιδιότητες όπως αντοχή στην οξείδωση σε υψηλές θερμοκρασίες, σκληρότητα, ακαμψία, θερμική σταθερότητα και αντοχή στη διάβρωση.

Οι ίνες SiC διακρίνονται για τη λειτουργία τους σε περιβάλλοντα υψηλής ακτινοβολίας, γεγονός που τις καθιστά δημοφιλείς στους φορείς εκμετάλλευσης πυρηνικών σταθμών παραγωγής ενέργειας και χρησιμοποιούνται επίσης σε σύνθετα υλικά κεραμικής μήτρας για τη βελτίωση της αντοχής και της μυστικότητας των εξαρτημάτων αεροδιαστημικών κινητήρων.

Υψηλή αντοχή

Οι ίνες καρβιδίου του πυριτίου είναι ένα ιδανικό υλικό για τη δημιουργία σύνθετων υλικών μεταλλικής μήτρας (MMC) υψηλής απόδοσης, προσφέροντας σημαντικές βελτιώσεις όσον αφορά την αντοχή στην τριβή, την ειδική αντοχή, την ανθεκτικότητα, τον συντελεστή θερμικής διαστολής και την ηλεκτρική αγωγιμότητα όταν χρησιμοποιούνται ως ενίσχυση. Επιπλέον, το καρβίδιο του πυριτίου παρέχει διπλάσια αντοχή και 20% υψηλότερη αντοχή στη θερμότητα σε σύγκριση με τα υπερκράματα με βάση το νικέλιο, παρά το γεγονός ότι ζυγίζει κατά δύο τρίτα λιγότερο.

Το SiC έχει εξαιρετικά υψηλή αντοχή σε εφελκυσμό περίπου 4 GPa και μπορεί να παραχθεί ως συνεστραμμένο νήμα με διάμετρο που κυμαίνεται από 5 έως 150 μικρά. Υπάρχουν διάφορες κατασκευαστικές προσεγγίσεις, αλλά μία με μακρά ιστορία είναι η διαδικασία Yajima, η οποία χρησιμοποιεί κεραμικό υγρό πολυμερές που περιστρέφεται μέσω περιστρεφόμενου πηνίου σε πράσινες (μη ψημένες) ίνες, οι οποίες στη συνέχεια υποβάλλονται σε διάφορα στάδια, συμπεριλαμβανομένου του χρόνου παραμονής σε φούρνους υψηλής θερμοκρασίας, για να σχηματίσουν υλικό SiC με τα επιθυμητά χημικά χαρακτηριστικά.

Οι παραγωγοί ινών καρβιδίου του πυριτίου προμηθεύουν τις ίνες τους σε διάφορες βιομηχανίες, συμπεριλαμβανομένης της μεταλλουργίας, της χημείας, των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και της βιομηχανίας. Η ενέργεια και η ενέργεια θα καταλάβουν το μεγαλύτερο μερίδιο αυτής της αγοράς, καθώς οι ίνες SiC χρησιμοποιούνται ευρέως ως μονωτικό υλικό σε πυρίμαχα υλικά σταθμών παραγωγής ενέργειας όπως η αλουμίνα και το νιτρίδιο του πυριτίου για χρήση ως υλικό μονωτήρων σταθμών παραγωγής ενέργειας- επίσης, οι λεπίδες αεριοστροβίλων επωφελούνται από την ύπαρξη αυτής της ανθεκτικής αντίστασης στην οξείδωση που φτάνει τους 1650 βαθμούς Κελσίου με χαμηλότερη πυκνότητα από τα φυσικά ορυκτά όπως ο μοισσανίτης.

Ανθεκτικό σε υψηλή θερμοκρασία

Οι ίνες καρβιδίου του πυριτίου είναι γνωστές για την αντοχή τους στην οξείδωση, γεγονός που τις καθιστά ιδανικό υλικό για περιβάλλοντα υψηλών θερμοκρασιών, όπως οι αεροδιαστημικοί κινητήρες. Συγκεκριμένα, το καρβίδιο του πυριτίου χρησιμοποιείται ως υλικό αντικατάστασης σε εξαρτήματα αεροδιαστημικών κινητήρων ως αντικαταστάτης των υπερκραμάτων με βάση το νικέλιο- επιπλέον, συναντάται συνήθως σε θερμικές ασπίδες, ιμάντες μεταφοράς και φίλτρα που εκτίθενται σε αέρια υψηλής θερμοκρασίας ή υγρά μέταλλα.

Οι ίνες καρβιδίου του πυριτίου διαφέρουν από τις ίνες άνθρακα στο ότι η αντοχή και η απόδοσή τους παραμένουν ανέπαφες σε υψηλές θερμοκρασίες, χάρη στους μεγάλους κόκκους SiC που πυροσυσσωματώνονται κατά τη διαδικασία πυροσυσσωμάτωσης σε υψηλές θερμοκρασίες. Ως εκ τούτου, οι ίνες καρβιδίου πυριτίου αποτελούν ελκυστική επιλογή υλικού για εξαρτήματα αεροδιαστημικών/στρατιωτικών όπλων/εξοπλισμού, καθώς και για βιομηχανικά εξαρτήματα υψηλής θερμοκρασίας και σύνθετα υλικά κεραμικής μήτρας.

Η Sylramic και η Hi-Nicalon είναι παραγωγοί υφαντών ινών καρβιδίου του πυριτίου ανθεκτικών σε υψηλές θερμοκρασίες. Προμηθεύουν αυτό το υλικό θερμικής υποστήριξης σε βιομηχανίες της μεταλλουργίας, της χημείας, της ενέργειας και της επεξεργασίας νερού όπου ο εξοπλισμός χρειάζεται θερμική υποστήριξη - αγορές που θα τροφοδοτήσουν τη ζήτηση για τέτοιες ανθεκτικές σε υψηλές θερμοκρασίες ίνες.

Μια καινοτόμος μέθοδος για την παραγωγή ινών καρβιδίου του πυριτίου με αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες βρίσκεται υπό ανάπτυξη. Αυτή περιλαμβάνει την εμβάπτιση πρόδρομων ινών σε διάλυμα μονομερών αντίδρασης με καταλύτη για να προκληθεί μετρίως ελεγχόμενη χημική αντίδραση πριν την πυροσυσσωμάτωση χωρίς συμβατική επεξεργασία σκλήρυνσης, έτσι ώστε να μπορεί να διατηρηθεί πάχος στρώματος διασύνδεσης ανάλογο με τη διάμετρο της ίνας.

Ελαφρύ

Οι ίνες καρβιδίου του πυριτίου είναι ελαφριές και έχουν υψηλή αναλογία αντοχής προς βάρος, ενώ είναι εξαιρετικά σκληρές και ανθεκτικές στην τριβή. Επιπλέον, η θερμική και χημική σταθερότητά του το καθιστά ιδανικό υλικό για εφαρμογές που περιλαμβάνουν υψηλές θερμοκρασίες ή σκληρά περιβάλλοντα.

Οι ίνες καρβιδίου του πυριτίου θα παρουσιάσουν πιθανώς μεγάλη ζήτηση από τις αεροδιαστημικές βιομηχανίες, ιδίως από τα ακροφύσια αεροδιαστημικής, τις μονάδες πρόωσης και τις επενδύσεις καύσης που χρησιμοποιούνται για την αντικατάσταση των παραδοσιακών μετάλλων σε εξαρτήματα αεροσκαφών, όπως τα ακροφύσια. Η ικανότητα της ίνας SiC να βελτιώνει την αποδοτικότητα των κινητήρων μειώνοντας τις εκπομπές CO2 και NOx και αυξάνοντας ταυτόχρονα τις δυνατότητες αδιαφάνειας θα τροφοδοτήσει πιθανώς την ανάπτυξη αυτής της αγοράς. Επιπλέον, οι αυξανόμενες ανάγκες πυρηνικών σταθμών παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας στις ανεπτυγμένες και αναπτυσσόμενες χώρες θα αυξήσουν τη χρήση της ίνας SiC ως αναπόσπαστο συστατικό σε κιβώτια καναλιών και εφαρμογές επένδυσης καυσίμου - προσθέτοντας περαιτέρω τη χρήση της ίνας SiC ως μέρος των κιβωτίων καναλιών ή των δομών επένδυσης καυσίμου που χρησιμοποιούν ίνες SiC ως βασικά συστατικά - τροφοδοτώντας περαιτέρω την ανάπτυξη αυτής της αγοράς.

Οι ίνες καρβιδίου του πυριτίου ξεχωρίζουν ως ιδανικό υλικό για αεροδιαστημικά εξαρτήματα λόγω των ανώτερων ιδιοτήτων τους - συμπεριλαμβανομένης της αντοχής στην οξείδωση και της υψηλής θερμικής σταθερότητας - που το καθιστούν κατάλληλο για χρήση σε ακροφύσια, τουρμπίνες και έλικες. Επιπλέον, η εξαιρετική ηλεκτρική αγωγιμότητά του επιτρέπει επίσης να διαδραματίσει ουσιαστικό ρόλο στην παραγωγή υπερκραμάτων και σύνθετων οξειδοκεραμικών υλικών.

Η παρούσα έκθεση προσφέρει μια εμπεριστατωμένη ανάλυση της παγκόσμιας αγοράς ινών καρβιδίου πυριτίου, καλύπτοντας τμήματα της αγοράς και προβλέψεις. Περιλαμβάνει αναλύσεις PESTEL, PORTER και COVID-19 Impact καθώς και συστάσεις για επενδυτές και ηγέτες. Επιπλέον, η παρούσα έκθεση περιλαμβάνει ανταγωνιστική ανάλυση των βασικών παικτών όσον αφορά τα χαρτοφυλάκια προϊόντων και την περιφερειακή τους παρουσία.

Ανθεκτικό στη διάβρωση

Οι ίνες καρβιδίου του πυριτίου είναι ένα από τα πιο ανθεκτικά στη διάβρωση υλικά που διατίθενται, ικανό να αντέχει σε υψηλές καταπονήσεις και θερμοκρασίες χωρίς να ραγίζει υπό πίεση, γεγονός που το καθιστά κατάλληλη επιλογή για πυρηνικές εφαρμογές, όπως επενδύσεις πυρήνων αντιδραστήρων και υλικά θωράκισης που χρησιμοποιούνται σε πυρηνικούς σταθμούς παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Επιπλέον, το καρβίδιο του πυριτίου μπορεί να αντέξει σημαντικά επίπεδα έκθεσης σε ακτινοβολία χωρίς να υποστεί καμία βλάβη.

Η μοναδική δομή του SiC από άτομα άνθρακα και πυριτίου του προσδίδει εξαιρετική χημική αντοχή. Δεν επηρεάζεται από τα περισσότερα οξέα, αλκάλια ή λιωμένα άλατα και αντιστέκεται στην πρωτογενή διάβρωση αλογόνου της τέφρας άνθρακα ή των περισσότερων μη σιδηρούχων μετάλλων που λιώνονται σε θερμοκρασίες έως 1700 βαθμούς Κελσίου - προσδίδοντας σε αυτό το υλικό εξαιρετική σταθερότητα στον αέρα για χρήση σε συνθήκες περιβάλλοντος.

Ο υψηλός συντελεστής θερμικής διαστολής και η ακαμψία καθιστούν επίσης τον χαλαζία ένα ελκυστικό υλικό καθρέφτη για αστρονομικά τηλεσκόπια μεγάλης κλίμακας, όπως το διαστημικό τηλεσκόπιο Herschel. Ο χαλαζίας μπορεί να διαμορφωθεί σε δίσκους μέχρι 3,5 μέτρα (11 πόδια).

Οι ίνες καρβιδίου του πυριτίου αποτελούν ιδανική επιλογή υλικού για την ενίσχυση μετάλλων και κεραμικών σε εφαρμογές υψηλής θερμοκρασίας, όπου απαιτείται ενίσχυση. Είναι εξαιρετικά ανθεκτικό στη φθορά και την τριβή, με ανώτερα χαρακτηριστικά αντοχής και ακαμψίας, αποτελεί εξαιρετική αντικατάσταση του χάλυβα σε ορισμένες περιπτώσεις και συχνά προτιμάται έναντι των υαλοϊνών σε άλλες περιπτώσεις. Τα προϊόντα από whisker και συνεχείς ίνες καρβιδίου πυριτίου της Specialty Materials υπερέχουν ακόμη και μεταξύ των ανθεκτικών στη θερμότητα μετάλλων όσον αφορά την αντοχή στην οξείδωση, τις ιδιότητες αντοχής σε εφελκυσμό, τις ιδιότητες αντοχής στη φθορά καθώς και τις ιδιότητες θερμικής σταθερότητας σε σύγκριση με τα συνήθη ανθεκτικά στη θερμότητα μέταλλα όσον αφορά την αντοχή στη φθορά έναντι των συνήθων ανθεκτικών στη θερμότητα μετάλλων όσον αφορά την τριβή, την αντοχή στη φθορά έναντι των πυρίμαχων υλικών όσον αφορά αυτές τις ιδιότητες και μόνο!