Wikipedie

Vlákna z karbidu křemíku: Porovnání verzí

Interaktivně procházet historii
← Přejít na předchozí porovnáníPřejít na další porovnání →
Smazaný obsah Přidaný obsah
VizuálníWikitext
m fmt apod.
úprava odkazů + aktualizace
Řádek 1:
'''Vlákna z karbidu křemíku''' jsou [[Textilie|textilní]] materiály používané téměř výhradně jako keramické výztuže [[kompozitní materiál|kompozitů]].
 
Vlákna se vyrábí od roku [[1967]], rozsah výroby není veřejně známý.<ref>Historie{{Citace keramickýchelektronické vláken (anglicky): http://www.nap.edu/openbook.php?record_id=6042&page=6</ref>monografie
| titul = Ceramic Fibers and Coatings
 
| url = https://www.nap.edu/read/6042/chapter/3
| datum vydání = 2018
| datum přístupu = 2018-06-28
| vydavatel = National Academy of Sciences
| jazyk = anglicky
}}</ref> V roce 2017 dosáhl celosvětový výnos z prodeje 240 milionů USD.
<ref name = "Mar">{{Citace elektronické monografie
| titul = SiC Fibers Market
| url = https://www.marketsandmarkets.com/PressReleases/sic-fiber.asp
| datum vydání = 2009-2018
| datum přístupu = 2018-06-28
| vydavatel = Markets and Markets
| jazyk = anglicky
}}</ref>
== Způsoby výroby a vlastnosti vláken ==
[[Soubor:CVIpullout.jpg|thumbnail|200px|Průřez kompozitem s matricí i vyztužovacími vlákny z SiC (1&nbsp;000krát zvětšeno)]]
Kontinuální vlákna s průměrem 10-100&nbsp;[[mikrometr|µm]] se vyrábí (stejně jako [[borová vlákna]]) metodou [[Chemická depozice z plynné fáze|CVD]]. Zdrojem křemíku a uhlíku jsou [[silan|alkylsilany]] (např. CH<sub>3</sub>SiCl<sub>3</sub>), které jsou v reaktoru při teplotách cca 1&nbsp;300&nbsp;°C [[Redoxní reakce|redukovány]] [[vodík]]em. Vzniklý [[karbid křemíku]] se usazuje na uhlíkovém substrátu o tloušťce 10–20&nbsp;[[mikrometr|μm]]. Hotová vlákna se značí SiC/C.
 
Vlákna s průměrem pod cca 15&nbsp;μm se získávají z [[polymer]]ních [[prekurzor (chemie)|prekurzorů]]. Např. při výrobě ''Nicalonu®''<ref>Keramická{{Citace vláknaelektronické z&nbsp;prekurzorůmonografie
| (anglicky):titul = HI-Nicalon Ceramic Fiber
| url = http://www.coiceramics.com/pdfs/Hi-nicalon_1-17-06.pdf
| datum vydání = 2018
| datum přístupu = 2018-06-28
| vydavatel = COI Ceramics
| jazyk = anglicky
}}</ref> se tepelně zpracovává polydimethylsilan za vysokého tlaku. Potom se destiluje ve vakuu, kde vzniká karbosilan, který se spřádá a hotová vlákna se nechají oxidovat při teplotě kolem 200&nbsp;°C. Nicolan obsahuje kolem 60 %&nbsp;[[křemík]]u, 30–40 %&nbsp;[[uhlík]]u a 1–10 %&nbsp;[[kyslík]]u a má hustotu 2,95&nbsp;g/cm<sup>3</sup>. Materiál se dodává jako [[roving]], [[tkanina]] a nebo vlákna sekaná na délku od 1&nbsp;mm. Vlákna jsou zpravidla napuštěna šlichtou z polyvinylalkoholu (PVA).
 
Vlákna ''Sylramic'' s obsahem 96 %&nbsp;křemíku a 3 %&nbsp;TiB<sub>2</sub> mají průměr 10&nbsp;µm a tažnou pevnost přes 3&nbsp;[[Pascal (jednotka)|Gpa]].
 
Nejnovější vlákna jsou vyráběna z [[silan|methylpolydisilylazanu (MPDZ)]] a [[silan|hydridopolysilylazanu (HPZ).]] Tato vlákna jsou amorfní a obsahují jak [[křemík|Si]] a [[uhlík|C]], tak i [[dusík|N]] a [[kyslík|O]].<ref name = "Kor">Výroba{{Citace aelektronické vlastnostimonografie
| vlákentitul z= SiC:Vlákna pro kompozity
| url = http://web.archive.org/web/20100401025714/http://www.volnymujweb.cz/zkorinek/vlakna.pdf</ref>
| datum vydání = 2016-11-05
| datum přístupu = 2018-06-28
| vydavatel = Kořínek
| jazyk = česky
}}</ref>
 
V roce 2017 se na celkový objem výroby ve světě dělil mezi kontinuální a krátká vlákna v poměru cca 55/45 %.<ref name = "Mar"/>
=== Whiskery ===
[[Whisker]]y se získávají pyrolýzou prekurzorů. K nejlevnější výrobě se jako výchozí materiál využívají rýžové slupky, které se žíhají při vysokých teplotách (až 1&nbsp;600&nbsp;°C) v inertní atmosféře. Zde dochází k rozkladu organických látek a k přeměně ve slupkách přítomného SiO<sub>2</sub> na vláknitý karbid křemíku. Vlákna mají průměr několika µm a délku řádově do 5&nbsp;mm.<ref>Výroba a vlastnosti Whiskerů: http://delta.fme.vutbr.cz/mikromechanika/kompozityA4.pdf</ref> Zatímco vlákna z karbidu křemíku mají tažnou pevnost cca 2,5&nbsp;GPa, dosahují whiskery z tohoto materiálu až osminásobnou pevnost.<ref name = "Kor"/>
 
Whiskery se začaly zkušebně používat už v 50. letech 20. století jako výztuž kompozitů. Výzkumníci si slibovali velký technologický pokrok od principu přenosu zatížení z matrice kompozitů na whiskery. Očekávání se však dosud (2013) splnilo jen částečně, protože nebyly překonány některé problémy při výrobě a u whiskerů byly zjištěny rakovinotvorné účinky na lidský organizmus.<ref>Moeller: ''Handbuch Konstruktionswerkstoffe'', Carl Hanser Verlag 2013, ISBN 9783446435902 , str. 686</ref>
 
== Použití ==
Vlákna vyrobená technologií CVD se používají jen na kompozity s kovovými, keramickými nebo uhlíkovými matricemi. Zhotovují se z nich součásti pro letecký průmysl a výrobky odolné proti vysokým teplotám.
 
Vlákna z prekurzorů se dají vkládat jak do polymerních tak i do kovových matric. Účel použití je zejména zvýšení pevnosti a odolnosti proti vysokým teplotám. Možné je také přímé použití jako technické textilie na izolace a filtry.<ref name = "Mar"/>
 
Whiskery jsou vhodné jako výztuž hliníkových nebo titanových matric. Známé jsou např. písty motorů pro závodní automobily nebo obráběcí nástroje z hliníkových slitin zpevněných whiskery z karbidu křemíku aj.<ref>Použití whiskerůname (anglicky):= http:"Kor"//www.ms.ornl.gov/researchgroups/process/cpg/sic.htm</ref>
 
== Reference ==
Citováno z „https://cs.wikipedia.org/wiki/Vlákna_z_karbidu_křemíku“