El carburo de silicio (SiC) es un compuesto covalente sintético y un nuevo tipo de material cerámico de ingeniería.fuerte resistencia a la oxidación, excelente resistencia al desgaste, estabilidad térmica, bajo coeficiente de expansión térmica, alta conductividad térmica, alta dureza, resistencia al choque térmico,y resistencia a la corrosión química  Las cerámicas de SiC se utilizan ampliamente en la industria aeroespacialAdemás, las cerámicas de SiC se consideran muy prometedoras para componentes estructurales de alta temperatura, motores avanzados, intercambiadores de calor,y dispositivos resistentes al desgaste de alta resistencia, que ha atraído la atención de investigadores de todo el mundo.

Por qué es necesaria la modificación de la superficie de los polvos de SiC

Durante la molienda ultrafina de polvos de SiC a nanoescala, las partículas experimentan fricción e impacto continuos.Este proceso causa la acumulación de grandes cantidades de cargas positivas y negativas en las superficies de las partículasAl mismo tiempo, los polvos absorben una energía mecánica y térmica sustancial, aumentando su energía superficial.Para lograr un estado más estable y reducir la energía superficial, las partículas tienden naturalmente a atraerse y agruparse, formando agregados.

La modificación de la superficie es una forma eficaz de mejorar la dispersibilidad y la fluidez dePolvos de SiC, evitar la agregación, mejorar las propiedades de formación de los polvos de SiC ultrafinos y mejorar el rendimiento de los productos cerámicos finales.

Mecanismos de modificación de la superficie

La modificación de la superficie de los polvos ultrafinos implica la interacción entre la superficie del polvo y el agente modificador, lo que mejora la humedecibilidad de las partículas,mejora su compatibilidad con el medio circundanteLos agentes modificadores deben contener grupos funcionales que puedan interactuar eficazmente con la superficie de las partículas.

Hay dos mecanismos principales:

1. Modificación del revestimiento: Una capa de compuestos inorgánicos u orgánicos (polímeros solubles en agua o en aceite, jabones de ácidos grasos, etc.) cubre la superficie de las partículas, creando un obstáculo estérico que impide su reagregación.

2. Modificación del acoplamiento (químico)Las reacciones químicas o interacciones de acoplamiento se producen entre la superficie de la partícula y el agente modificador.pueden formarse enlaces iónicos o covalentes, lo que conduce a una modificación de la superficie más fuerte y estable.

Métodos comunes de modificación de la superficie

1Modificación del revestimiento

La modificación de revestimiento consiste en unir física o químicamente una capa de agente modificador a la superficie de la partícula para cambiar sus propiedades inherentes.Superdispersantes, y compuestos inorgánicos.

• Revestimiento de adsorción superficial: Utiliza adsorción física o química para formar una capa continua en la superficie de las partículas.

• Revestimiento inorgánico: consiste en utilizar materiales inorgánicos que se adhieren físicamente a la superficie de las partículas, reduciendo la energía libre de la superficie y evitando la agregación.deposición de vapor, recubrimiento sol-gel, radiación y recubrimiento mecánico.

2Modificación química

La modificación química implica una reacción química o adsorción entre el agente modificador y la superficie de la partícula.Los polímeros de cadena larga injertados en la superficie del polvo pueden contener grupos hidrófilos para mejorar la estabilidad de dispersión en un medioLos modificadores químicos comunes incluyen agentes de acoplamiento, ácidos grasos y sus sales, ácidos orgánicos insaturados y organosilicios.

Efectos de la modificación de la superficie en las propiedades del polvo

1. Influencia del pH: La modificación de la superficie puede optimizar la dispersibilidad a niveles de pH específicos, lo cual es crucial para la preparación de suspensiones cerámicas de alto contenido sólido con distribución uniforme de partículas.

2. Propiedades de la superficie: Características del polvo tales como superficie, energía superficial, composición química, estructura cristalina, grupos funcionales, humedecibilidad, carga superficial, porosidad,los defectos de las redes influyen en la viscosidad de la suspensión y en el contenido máximo de sólidos.

3. Efectos del agente de acoplamiento: Los agentes de acoplamiento de silano, con grupos funcionales reactivos con materiales inorgánicos y orgánicos, mejoran significativamente la dispersión y la estabilidad de las suspensiones de SiC, lo que produce una baja viscosidad,Suspensiones de alto contenido sólido.

4. Influencia de la estructura molecularPor ejemplo, la estabilización electrostática y los mecanismos de barrera estérica pueden optimizar la dispersión de partículas y prevenir la agregación.

5. Tipo y dosificación del dispersante: La elección y concentración de los dispersantes afectan directamente a la viscosidad del lodo, al potencial zeta y a la calidad de dispersión.

Los desafíos actuales

Si bien el recubrimiento superficial mejora significativamente la dispersibilidad, la estabilidad y el rendimiento de los polvos de SiC ultrafinos, siguen existiendo varios desafíos:

• Desarrollo de nuevos métodos de modificación rentables y fácilmente controlables.

• Mejorar la formulación del recubrimiento, la reutilización y la estabilidad de los polvos de SiC ultrafinos.

• Mejorar la humedecibilidad de las partículas de SiC con metales en compuestos de SiC-metales para mejorar la resistencia a la corrosión.

• Diseño de tensioactivos de alto rendimiento, de bajo costo o multifuncionales para optimizar el proceso de tratamiento de la superficie.

• Establecimiento de métodos estandarizados de ensayo y evaluación de la calidad para los polvos de SiC modificados en superficie.

Conclusión

Los polvos de SiC ultrafinos poseen propiedades únicas que permiten amplias aplicaciones en materiales avanzados.mejora de la dispersibilidad, la estabilidad y el rendimiento, y permitiendo el desarrollo de cerámicas funcionales de alto rendimiento.Los avances en las técnicas de modificación de superficies ampliarán la gama de aplicaciones de los polvos nanocerámicos e impulsarán innovaciones en la ciencia de los materiales.