Domaines d’application et caractéristiques des composites à base de mullite
La mullite est un composé binaire en solution solide composé d’alumine et d’oxyde de silicium. C’est le composé le plus stable du diagramme de phase binaire Al2O3-SiO2. Il y a très peu de minéraux naturels. À l’heure actuelle, les matières premières contenant de l’aluminium et du silicium sont principalement synthétisées à haute température.
La mullite possède de nombreuses propriétés physiques excellentes, telles qu’une ténacité élevée à la rupture, une résistance à haute température, une résistance à l’oxydation, une résistance aux chocs thermiques, une résistance au fluage, une faible conductivité thermique, une forte isolation électrique et un faible coefficient diélectrique. De plus, la mullite a également une stabilité chimique élevée et une bonne résistance à la corrosion dans les flux alcalins et les flux carbonatés. Par conséquent, la mullite peut être utilisée dans une variété de matériaux composites et a fait l’objet de nombreuses recherches et applications dans les domaines de l’industrie chimique, de l’énergie, de l’environnement, etc.
1. Matériau de revêtement
En raison de son excellente stabilité et de son faible coefficient de dilatation thermique, la mullite est souvent utilisée dans les matériaux de revêtement pour augmenter la résistance aux chocs thermiques et à l’oxydation du matériau. Parce que la mullite a une bonne résistance à la chaleur et à la corrosion, l’utilisation de mullite dans les revêtements peut également améliorer la résistance à la corrosion à haute température du matériau.
2. Matériaux polymères
L’ajout de mullite aux matériaux polymères peut améliorer considérablement les propriétés des matériaux. Feng et al. des moustaches de mullite aciculaires uniformément réparties dans la résine époxy pour préparer un matériau composite en résine époxy de moustache de mullite, ce qui peut augmenter la résistance à la flexion de la résine époxy de 4,2 MPa à 47,6 MPa, et le taux d’usure est également réduit de manière significative. De plus, l’ajout de mullite peut également améliorer les caractéristiques de vulcanisation et la résilience du SBR.
3. Matériaux de stockage thermique
Les matériaux de stockage d’énergie composites à matrice céramique/matériaux à changement de phase sont devenus l’un des axes de recherche importants des matériaux de stockage d’énergie thermique. Le matériau céramique poreux à base de mullite est un bon matériau de matrice de stockage de chaleur et d’énergie en raison de sa grande capacité thermique, de sa bonne résistance aux chocs thermiques et de sa porosité élevée.
Les céramiques composites cordiérite-mullite sont l’un des matériaux de stockage thermique les plus prometteurs pour les systèmes d’énergie solaire thermique de nouvelle génération. Wu et al. a préparé une série de matériaux céramiques composites cordiérite-mullite utilisant différentes matières premières d’aluminium et de silicium, qui peuvent être utilisées comme matrice de matériaux de stockage thermique.
4. Matériau transmettant les ondes
Les matériaux céramiques à base de mullite transmettant les ondes ont une excellente résistance aux chocs thermiques, des propriétés mécaniques à haute température, une stabilité chimique et d’excellentes propriétés de transmission des ondes dans l’infrarouge moyen, et peuvent être utilisés comme matériaux spéciaux de fenêtre optique à haute température, tels que les radômes et l’antenne hublots pour avions à grande vitesse. Attendre. Sa transmission des ondes est principalement affectée par sa microstructure, comme les impuretés, les joints de grains, les pores, les microfissures et la rugosité de surface. Le processus de préparation comprend le pressage isostatique à chaud, le frittage sous vide, le frittage par micro-ondes et le frittage au plasma par étincelle.
Le matériau de phosphate de chrome-aluminium est également un matériau idéal pour la transmission des ondes, mais ses propriétés mécaniques sont médiocres et son composite avec de la mullite peut améliorer ses propriétés mécaniques et sa résistance aux chocs thermiques. Zhou Pingsen et al. a utilisé la technologie des céramiques composites multiphases pour préparer des céramiques à transmission d’ondes à haute température au phosphate de chrome et d’aluminium renforcé de mullite. Les résultats montrent qu’avec l’augmentation de la teneur en mullite, la résistance aux chocs thermiques et les propriétés mécaniques des céramiques multiphases sont améliorées. .
5. Matériaux d’isolation thermique
Le matériau poreux à base de fibres de mullite présente les avantages d’une faible densité, d’une faible conductivité thermique et d’une certaine résistance, et constitue un matériau d’isolation thermique idéal. Parmi eux, la fibre de mullite a principalement deux types de méthode d’introduction externe et de méthode de synthèse in situ.
6. Matériau de membrane en céramique
En tant que nouveau type de milieu de séparation, la membrane céramique présente les avantages d’une résistance à haute température et haute pression, d’une résistance à la corrosion, d’une efficacité de séparation élevée, d’un nettoyage et d’une régénération faciles, etc. Elle est largement utilisée dans l’ingénierie environnementale, l’alimentation, la médecine, la biotechnologie et autres procédés de séparation. En raison de sa structure fibreuse unique, la mullite est souvent utilisée pour préparer des membranes de séparation en céramique.