Metodo di sintesi dei precursori organici combinato con la stampa 3D

Le ceramiche al carburo di silicio (SiC) hanno un enorme spazio di applicazione in campi quali semiconduttori, energia, aerospaziale, catalizzatori, ecc. Tra questi, le ceramiche porose SiC con elevata porosità hanno un peso più leggero, una superficie specifica più ampia e una maggiore porosità grazie alla loro struttura unica . Queste eccellenti caratteristiche li rendono anche un importante valore applicativo in molti campi come l'isolamento, la separazione del gas, i reattori ad alta temperatura, la schermatura elettromagnetica e i trasportatori di catalizzatori.

Tuttavia, le tecnologie di produzione tradizionali come la pressatura a secco, lo stampaggio a iniezione e la colata in nastri spesso si trovano ad affrontare enormi difficoltà per la produzione di ceramiche SiC dalle forme complesse: non solo il processo è complesso, richiede molto tempo e il ciclo di preparazione è lungo, ma anche il materiale grezzo i materiali e i costi di produzione sono elevati. Inoltre, difetti quali pori, crepe e irregolarità durante il processo di formatura rendono difficile evitare la frattura fragile dei dispositivi ceramici, limitando seriamente il pieno utilizzo delle loro proprietà meccaniche e limitando la nostra capacità di sfruttare appieno le eccellenti proprietà dei materiali SiC come come resistenza alle alte temperature e resistenza alla corrosione.

Partendo dai precursori organici della ceramica SiC e utilizzando la più recente tecnologia ceramica di stampa 3D, non solo è possibile superare le difficoltà di preparazione di dispositivi ceramici complessi utilizzando polvere di SiC, ma è anche possibile risolvere i difetti che si verificano durante il processo di formatura del materiale ceramico. La sua comparsa ha aperto una nuova strada per l'applicazione dei materiali SiC.

La ceramica di conversione dei precursori organici (PDC), nota anche come ceramica derivata da polimeri, si riferisce al materiale ceramico ottenuto utilizzando le proprietà di facile lavorazione dei precursori polimerici organici per ottenere la forma desiderata e quindi sottoposto a conversione ad alta temperatura per ottenere il materiale ceramico desiderato . Il metodo di conversione del precursore organico può essere suddiviso in quattro fasi, tra cui stampaggio, reticolazione, pirolisi e cristallizzazione. Il polimero viene prima formato mediante stampa 3D, fotopolimerizzazione, reticolazione e infine pirolisi. Attraverso un programma di riscaldamento impostato, il precursore si divide gradualmente e genera la ceramica. Durante il processo di pirolisi vengono rilasciati alcuni composti volatili e le parti organiche vengono decomposte per formare materiali inorganici.

I materiali ceramici SiC preparati mediante conversione dei precursori possono essere applicati in molti campi militari e tecnologici di fascia alta, con ampie prospettive di applicazione, come motori aeronautici, sistemi di protezione termica per aeromobili, armi e attrezzature, supporti per specchi spaziali e altri materiali compositi SiC utilizzati in ambienti estremi; SiC poroso con proprietà di resistenza agli urti, separazione, isolamento, adsorbimento o caricamento del catalizzatore; Connessione o riparazione di crepe tra ceramica e compositi a matrice ceramica, ecc.