O papel do carboneto de silício verde como carga em materiais compósitos
O carboneto de silício verde é conhecido pela sua elevada dureza, excelente condutividade térmica, boa estabilidade química e resistência ao desgaste. Quando adicionado como carga a materiais compósitos (como compósitos à base de polímeros, metais ou cerâmicas), melhora significativamente o desempenho global do material da matriz.
Os seus principais benefícios podem ser resumidos da seguinte forma:
1. Melhora significativamente a dureza e a resistência ao desgaste
Mecanismo de ação: O carboneto de silício verde tem uma dureza Mohs de 9,2-9,3, perdendo apenas para o diamante e o carboneto de boro. A dispersão uniforme das suas partículas num material de matriz mais macio (como resina epóxi, nylon, borracha ou liga de alumínio) cria uma barreira, como inúmeras “armaduras” minúsculas embutidas no material.
Efeito: A resistência superficial do material compósito ao risco, desgaste e deformação plástica é significativamente melhorada. Isto torna o produto ideal para aplicações que exigem uma elevada resistência ao desgaste, tais como:
Revestimentos, calhas e impulsores resistentes ao desgaste
Pastilhas de travão, discos de embraiagem (aumenta o coeficiente de atrito e a resistência ao desgaste)
Pneus de alto desempenho (utilizados como enchimento de reforço para melhorar a resistência ao desgaste e a vida útil dos pneus)
2. Propriedades mecânicas significativamente melhoradas
Mecanismo de ação: as partículas duras de carboneto de silício verde atuam como uma fase de reforço, transferindo e dissipando eficazmente a tensão aplicada ao material, inibindo a deformação e a propagação de fissuras no material da matriz.
Efeito: A resistência à compressão, a resistência à flexão, a rigidez e a estabilidade dimensional do material compósito são significativamente melhoradas. No entanto, a fragilidade do material também costuma aumentar, pelo que a taxa de adição e a distribuição do tamanho das partículas precisam de ser ajustadas de acordo com a aplicação.
3. Excelentes propriedades térmicas melhoradas
Elevada Condutividade Térmica: O carboneto de silício verde possui uma condutividade térmica muito elevada (aproximadamente 100-140 W/m·K). A sua adição a materiais com baixa condutividade térmica, como polímeros, pode melhorar significativamente a condutividade térmica do compósito.
Aplicações: Utilizado em materiais de embalagem eletrónica, silicones termicamente condutores, plásticos termicamente condutores e outros materiais para ajudar a dissipar o calor dos componentes eletrónicos.
Baixo Coeficiente de Expansão Térmica: O carboneto de silício verde apresenta um coeficiente de expansão térmica muito baixo. A combinação com uma matriz de elevada expansão térmica (como a resina ou o metal) pode reduzir o coeficiente de expansão térmica do material como um todo, tornando o produto mais estável dimensionalmente sob flutuações de temperatura.
Aplicações: Componentes de instrumentos de precisão, plataformas ópticas e outros equipamentos sensíveis à deformação térmica.
4. Melhor desempenho de atrito
Mecanismo de ação: Em materiais de atrito (como as pastilhas de travão), o carboneto de silício verde atua como um material abrasivo resistente ao desgaste que proporciona um coeficiente de atrito estável.
Efeito: Ajuda a manter a superfície de atrito limpa, evita o deslizamento e proporciona um coeficiente de atrito estável, fiável e durável, evitando a perda de desempenho do travão.
5. Outras funções
Estabilidade química: O carboneto de silício verde é resistente a ácidos e álcalis, melhorando a durabilidade dos materiais compósitos em ambientes corrosivos.
Processabilidade: Em alguns casos, a adição de partículas duras pode aumentar o desgaste nas ferramentas de maquinação, mas também pode melhorar a moagem ou o polimento do material.
Resumo da aplicação
Produtos resistentes ao desgaste: componentes de bombas de lama, revestimentos de máquinas de mineração e peças resistentes ao desgaste para máquinas agrícolas.
Materiais de atrito: pastilhas de travão automóveis de alto desempenho e revestimentos de embraiagem.
Materiais condutores térmicos: substratos de dissipador de calor LED, pasta térmica de CPU e materiais de embalagem para módulos de energia.
Peças estruturais: componentes aeroespaciais e automóveis que requerem elevada rigidez, baixa deformação térmica e um certo grau de resistência ao desgaste.
Revestimentos e cerâmicas especiais: utilizados para produzir revestimentos e cerâmicas estruturais resistentes ao desgaste e à corrosão.
