Silisyum nitrür tozunun yüzeyi nasıl değiştirilir?

Silisyum nitrür tozunun yüzey modifikasyonu, esas olarak toz yüzeyinin çeşitli fiziksel ve kimyasal yöntemlerle işlenerek parçacıkların fiziksel ve kimyasal özelliklerinin iyileştirilmesini içerir.

Yüzey modifikasyonu, toz parçacıkları arasındaki karşılıklı çekimi azaltarak tozun ortamda daha iyi dağılmasını ve toz bulamacının dağılabilirliğini artırabilir. Ayrıca, silisyum nitrür tozunun yüzey aktivitesini artırarak diğer maddelerle uyumluluğunu artırabilir ve böylece yeni özellikler geliştirebilir.

Toz yüzey modifikasyonunun temel prensibi, toz ve yüzey modifiye edici arasındaki etkileşimin toz yüzeyinin ıslanabilirliğini artırması ve sulu veya organik ortamdaki dağılımını iyileştirmesidir.

1. Yüzey Kaplama Modifikasyonu

Yüzey kaplama modifikasyon teknolojisi, kaplama malzemesini kaplanmış nesnenin yüzeyine düzgün bir şekilde tutturmak için fiziksel veya kimyasal adsorpsiyondan yararlanarak düzgün ve eksiksiz bir kaplama tabakası oluşturur. Kaplama işlemi sırasında oluşan kaplama tabakası genellikle tek tabakalıdır.

Kaplama modifikasyonu genellikle inorganik ve organik olarak sınıflandırılır. İnorganik kaplama, öncelikle tozu modifiye etmek için seramik parçacıklarının yüzeyine uygun oksit veya hidroksitlerin biriktirilmesini içerir, ancak bu modifikasyon yalnızca fiziksel özellikleri etkiler. Organik kaplama ise kaplama malzemesi olarak organik maddelerin seçilmesini içerir. Bu organik maddeler, toz parçacıklarının yüzeyindeki gruplarla bağlanır ve seçici olarak yüzeye adsorbe olarak kaplama tabakasının özelliklerini toza aktarır.

Bu modifikasyon teknolojisi düşük maliyetli, basit adımlar ve kolay kontrol sunar, ancak elde edilen sonuçlar genellikle sınırlıdır.

2. Yüzey Asit ve Alkali İşlemi

Seramik kalıplama işlemleri genellikle yüksek katı madde içeriğine ve düşük viskoziteye sahip seramik bulamaçları gerektirir. Toz yüzeyindeki yük yoğunluğu, bulamacın reolojik ve dağılabilirliğini önemli ölçüde etkiler. Seramik toz yüzeyinin yıkanması (asit ve alkali işlemler), tozun yüzey yük özelliklerini değiştirebilir. Adından da anlaşılacağı gibi, bu modifikasyon yöntemi, silisyum nitrür tozunun farklı konsantrasyonlardaki asit veya alkali çözeltileriyle iyice karıştırılıp yıkanmasını içerir.

Aynı zamanda, belirli bir konsantrasyondaki alkali işlem, seramik tozlarının yüzeyiyle reaksiyona girebilir. Wang Yongming ve arkadaşları tarafından yapılan araştırmalar, alkali yıkama işleminin silisyum karbür tozunun yüzeyindeki silanol içeriğini azaltabileceğini, oksidasyon derecesini düşürebileceğini, parçacıklar arasındaki elektrostatik itmeyi değiştirebileceğini ve bulamacın reolojik özelliklerini iyileştirebileceğini göstermiştir.

3. Dispersant Modifikasyonu

Farklı seramik tozu türleri arasındaki farklılıklara dayanarak, uygun bir dispersant seçmek veya yeni bir dispersant tasarlamak, seramik bulamacının katı içeriğini artırmada önemli bir rol oynar. Eklenen dispersantın türü ve miktarı, seramik özellikleri üzerindeki etkiyi önemli ölçüde değiştirebilir.

Dispersantlar genellikle hem hidrofilik hem de hidrofobik yapılara sahiptir ve bu hidrofilik ve hidrofobik gruplar arasındaki etkileşim sayesinde seramik bulamacının dispersiyon özelliklerini ayarlarlar. Dispersantlar arasında yüzey aktif maddeler veya polimer elektrolitler bulunur; yüzey aktif maddeler arasında ise katyonik ve anyonik yüzey aktif maddeler bulunur.

Polimer elektrolitler arasında polivinil sülfonik asit, poliakrilik asit, polivinil piridin ve polietilenimin bulunur. Dispersanlar, toz yüzeyiyle kimyasal ve fiziksel adsorpsiyon da dahil olmak üzere adsorpsiyon reaksiyonlarına girebilir ve parçacıklar arası kuvvetlerden (van der Waals kuvvetleri ve elektrostatik itme) ve sterik etki potansiyelinden yararlanabilirler.

4. Yüzey Hidrofobisite Modifikasyonu

Yüzey hidrofobisite modifikasyonu, seramik tozdaki hidroksil gruplarının hidrokarbon grupları, uzun zincirli alkil grupları ve sikloalkil grupları gibi hidrofobik gruplara dönüştürülmesini içerir. Bu organik gruplar seramik toz yüzeyine bağlanarak güçlü bir hidrofobik etki gösterir ve dispersiyon ortamında daha iyi dispersiyon sağlayarak aglomerasyonu önler.

Polimerler silisyum nitrür tozunun yüzeyine aşılandığında, uzun polimer zincirleri toz yüzeyine bağlanırken, diğer uçlardaki hidrofilik zincirler sulu ortama uzanır. Dispersiyon süreci boyunca toz parçacıkları hem parçacıklar arası itmeyi hem de uzun polimer zincirlerinin yarattığı sterik engeli deneyimler ve bunun sonucunda daha iyi bir bulamaç dispersiyonu elde edilir.