صيغة تعديل السطح ليست بسيطة في الواقع!

ซิลิคอนไนไตรด์ (Si3N4) เป็นสารประกอบพันธะโควาเลนต์ที่ประกอบด้วยซิลิคอนและไนโตรเจน มันถูกค้นพบในปี 1857 และผลิตจำนวนมากเป็นวัสดุเซรามิกภายในปี 1955 เซรามิกซิลิคอนไนไตรด์มีข้อดีหลายประการที่วัสดุโลหะและวัสดุโพลีเมอร์ไม่มี เช่น ความต้านทานต่ออุณหภูมิสูง (ความต้านทานการดัดงอสามารถเข้าถึงได้มากกว่า 350MPa ที่ 1200°C ) ความต้านทานการกัดกร่อนของกรดและด่าง การหล่อลื่นในตัวเอง ฯลฯ และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ การป้องกันประเทศ และการทหาร ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านเครื่องจักรกล

สาขาเครื่องกล

เซรามิกซิลิคอนไนไตรด์ส่วนใหญ่ใช้ในอุตสาหกรรมเครื่องจักร เช่น วาล์ว ท่อ ล้อจำแนก และเครื่องมือตัดเซรามิก ลูกแบริ่งเซรามิกซิลิคอนไนไตรด์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดคือลูกแบริ่งเซรามิกซิลิกอนไนไตรด์

ลูกปืนซิลิคอนไนไตรด์สามารถหมุนได้สูงสุด 600,000 รอบต่อนาทีระหว่างการใช้งาน ส่วนใหญ่จะใช้ในสปินเดิลของเครื่องมือกลที่มีความแม่นยำ ตลับลูกปืนความเร็วสูงสำหรับสปินเดิลไฟฟ้า เครื่องยนต์การบินและอวกาศ ตลับลูกปืนเครื่องยนต์ของรถยนต์ และตลับลูกปืนอุปกรณ์อื่นๆ

ลูกแบริ่งเซรามิกซิลิคอนไนไตรด์มีข้อได้เปรียบที่โดดเด่นเมื่อเทียบกับลูกเหล็ก: ความหนาแน่นต่ำ ทนต่ออุณหภูมิสูง หล่อลื่นในตัวเอง และทนต่อการกัดกร่อน เนื่องจากเป็นตัวเครื่องที่หมุนด้วยความเร็วสูง ลูกบอลเซรามิกจึงสร้างแรงเค้นจากแรงเหวี่ยง และความหนาแน่นต่ำของซิลิคอนไนไตรด์จะช่วยลดแรงเค้นจากแรงเหวี่ยงบนวงแหวนรอบนอกของตัวเครื่องที่หมุนด้วยความเร็วสูง เซรามิก Si3N4 หนาแน่นยังมีความทนทานต่อการแตกหักสูง คุณสมบัติโมดูลัสสูงและคุณสมบัติการหล่อลื่นในตัวเอง และสามารถต้านทานการสึกหรอที่หลากหลายและทนทานต่อสภาพแวดล้อมที่รุนแรงได้อย่างดีเยี่ยมซึ่งอาจทำให้วัสดุเซรามิกอื่นๆ แตกร้าว เปลี่ยนรูป หรือยุบตัว รวมถึงอุณหภูมิที่สูงมาก อุณหภูมิที่แตกต่างกันมาก ,สูญญากาศสูงเป็นพิเศษ ตลับลูกปืนซิลิคอนไนไตรด์คาดว่าจะพบการใช้งานที่กว้างขวางในอุตสาหกรรมต่างๆ

สาขาวัสดุโปร่งใสของคลื่น

เซรามิกซิลิคอนไนไตรด์ที่มีรูพรุนมีความต้านทานแรงดัดงอค่อนข้างสูงและมีความหนาแน่นต่ำกว่า ซึ่งเป็นหนึ่งในปัจจัยสำคัญสำหรับการใช้งานในการบินและอวกาศ นอกจากนี้ยังทนต่อการคืบคลาน (เมื่อเทียบกับโลหะ) ซึ่งช่วยเพิ่มความเสถียรของโครงสร้างที่อุณหภูมิสูง วัสดุนี้มีคุณสมบัติเพิ่มเติมที่หลากหลาย รวมถึงความแข็ง คุณสมบัติทางแม่เหล็กไฟฟ้า และความต้านทานความร้อน และใช้เป็นวัสดุโปร่งใสของคลื่นเพื่อสร้างเรโดมและหน้าต่างเสาอากาศ ด้วยการพัฒนาของอุตสาหกรรมการป้องกันประเทศ ขีปนาวุธกำลังพัฒนาไปสู่เลขมัคสูง ย่านความถี่กว้าง โหมดหลายโหมด และการนำทางที่แม่นยำ เซรามิกซิลิคอนไนไตรด์และวัสดุผสมมีคุณสมบัติที่ดีเยี่ยม เช่น การป้องกันความร้อน การส่งผ่านคลื่น และการรับน้ำหนัก ทำให้เป็นหนึ่งในวัสดุโปร่งใสคลื่นประสิทธิภาพสูงรุ่นใหม่ที่ได้รับการศึกษา

สาขาสารกึ่งตัวนำ

นอกจากคุณสมบัติทางกลที่ดีเยี่ยมแล้ว เซรามิกซิลิคอนไนไตรด์ยังแสดงคุณสมบัติการนำความร้อนที่ดีเยี่ยมหลายประการ ทำให้เหมาะสำหรับใช้ในด้านเซมิคอนดักเตอร์ที่มีความต้องการสูง การนำความร้อนคือความสามารถโดยธรรมชาติของวัสดุในการถ่ายเทหรือนำความร้อน เนื่องจากองค์ประกอบทางเคมีและโครงสร้างจุลภาคที่เป็นเอกลักษณ์ของซิลิคอนไนไตรด์ จึงมีคุณสมบัติที่ครอบคลุมได้ดีเยี่ยมเมื่อเปรียบเทียบกับเซรามิกอลูมินาและเซรามิกอะลูมิเนียมไนไตรด์

สาขาไบโอเซรามิค

ในฐานะที่เป็นวัสดุเซรามิกชีวภาพรุ่นใหม่ เซรามิกซิลิคอนไนไตรด์ไม่เพียงแต่มีคุณสมบัติที่ดีเยี่ยมของวัสดุเซรามิกเท่านั้น แต่ยังมีคุณสมบัติทางรังสีวิทยาที่ดี คุณสมบัติป้องกันการติดเชื้อ คุณสมบัติความเข้ากันได้ทางชีวภาพ และคุณสมบัติการรวมตัวของกระดูก

คุณสมบัติที่ดีเยี่ยมที่กล่าวมาข้างต้นของเซรามิกซิลิคอนไนไตรด์ทำให้เป็นวัสดุชีวภาพในอุดมคติ และใช้ในไบโอเซนเซอร์ กระดูกสันหลัง กระดูก ทันตกรรม และการปลูกถ่ายอื่นๆ