Struktur und Herstellung einer Siliziumkarbid-Keramikmembran

Elektrische Isolierung: Siliziumkarbidkeramiken verfügen im Allgemeinen über eine gute elektrische Isolierung, die insbesondere in Umgebungen mit hohen Temperaturen wichtig ist und ihre Stabilität in Anwendungen gewährleistet, bei denen elektrische Isoliereigenschaften erforderlich sind.

Mechanische Festigkeit: Siliziumkarbidkeramiken haben eine extrem hohe Härte und mechanische Festigkeit und können hohem Druck und hohen Belastungen standhalten. Dadurch eignen sie sich gut für Situationen, in denen Verschleißfestigkeit und Erosionsbeständigkeit erforderlich sind.

Korrosionsbeständigkeit: Siliziumkarbidkeramiken weisen eine hohe Beständigkeit gegenüber vielen korrosiven Gasen und Flüssigkeiten auf, sodass sie in korrosiven Umgebungen, wie beispielsweise bei der Säure- und Laugenbehandlung in der chemischen Industrie, gute Leistung erbringen.

Hohe Temperaturbeständigkeit: Siliziumkarbidkeramiken weisen eine ausgezeichnete Hochtemperaturbeständigkeit auf und können ihre Stabilität und mechanische Festigkeit in Hochtemperaturumgebungen beibehalten. Im Allgemeinen können sie hohen Temperaturen unter 1500 Grad standhalten, wodurch Siliziumkarbidkeramikmembrankomponenten für Hochtemperaturindustrieprozesse wie Petrochemie, Metallurgie und Glas geeignet sind.

Wärmeleitfähigkeit: Siliziumkarbid verfügt über eine ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit, weshalb Siliziumkarbid-Keramikmembrankomponenten in einigen Anwendungen, die eine hohe Wärmeleitfähigkeit erfordern, wie etwa Wärmetauschern und Hochtemperatursensoren, sehr nützlich sind.

SiC-Keramikmembranen können je nach Membranstruktur in Röhrenmembranen und Flachmembranen unterteilt werden. Röhrenmembranen bestehen aus Trennschichten, Übergangsschichten und Stützschichten, während Flachmembranen aus Trennschichten und Stützschichten bestehen. Die Trennschicht spielt eine wichtige Rolle bei der Filtration und ist im Allgemeinen 15 μm dick. Je dünner die Membranschicht ist, desto höher ist die Filtrationseffizienz und desto geringer ist der Energieverbrauch. Die Übergangsschicht bedeckt den Stützkörper und verringert die Porengröße und verbessert die Filtrationseffizienz durch Ansammlung von Partikeln oder Eindringen in die Membranporen des Stützkörpers. Der Stützkörper weist eine hohe mechanische Festigkeit und Flussrate auf.

Zu den Herstellungsverfahren für SiC-Keramikmembranen gehören das Tauch- und Ziehverfahren, das Sprühverfahren, das chemische Gasphasenabscheidungsverfahren (CVD) und das Phasenumwandlungsverfahren. Unter ihnen ist das Tauch- und Ziehverfahren aufgrund seiner einfachen Handhabung und niedrigen Energiekosten zu einem der am häufigsten verwendeten Herstellungsverfahren geworden. Das Sprühverfahren ist leicht in Massenproduktion herzustellen, einfach zu handhaben und die Filmdicke lässt sich leicht steuern. Das chemische Gasphasenabscheidungsverfahren kann Keramikmembranen mit kleiner Porengröße und relativ niedriger Herstellungstemperatur herstellen, aber die Bedingungen zur Filmherstellung sind hart und der Prozess ist mühsam. Das Phasenumwandlungsverfahren bringt die Keramikaufschlämmung durch Nass- oder Trockenverfahren vom flüssigen in den festen Zustand.

SiC-Keramikmembranen werden aufgrund ihrer guten Leistung in vielen Bereichen häufig verwendet. Im Bereich der Luft- und Raumfahrt können damit Hochtemperatur-Strukturmaterialien und Motorteile hergestellt werden; im Bereich der elektronischen Technologie können damit hochdichte integrierte Schaltkreise, Dünnschichtbatterien und andere elektronische Komponenten hergestellt werden; im Bereich der Energie können damit Hochtemperatur-Wärmetauscher, petrochemische Geräte usw. hergestellt werden. Darüber hinaus können Siliziumkarbid-Keramikmembranen in den Bereichen Elektronik und Optoelektronik auch als Herstellungsmaterial für Halbleitermaterialien und optoelektronische Geräte verwendet werden. In der chemischen Industrie ist es aufgrund seiner Korrosionsbeständigkeit und Hochtemperaturbeständigkeit ein ideales Material für die Herstellung korrosionsbeständiger Geräte, Rohrleitungen, Ventile usw.