Keramikkompositer

Keramikkompositer är ett samlingsnamn för material som kombinerar keramiska faser med andra material, vanligtvis polymerer, metaller eller andra keramiska faser, för att uppnå förbättrade egenskaper jämfört med rena keramiska material. Dessa kompositer utnyttjar synergin mellan de olika faserna för att optimera mekanisk styrka, hållfasthet, värmebeständighet, korrosionsmotstånd och andra funktionella egenskaper.

Keramiska faser i kompositer kan bestå av material som kiselkarbid (SiC), kiseldioxid (SiO₂), aluminiumoxid (Al₂O₃) eller zirkoniumoxid (ZrO₂), medan matrisen ofta utgörs av polymerer som epoxi, polyimid eller keramiska bindemedel. En vanlig typ av keramikkomposit är kiselkarbid-reinforced polymerer, som används i aerorymden för att minska vikten och öka hållfastheten i strukturella komponenter. Andra exempel inkluderar keramiska matriser med fiberförstärkning, såsom kiselkarbid-fibrer i en kiselkarbidmatris (CMC), som används i högtemperaturmiljöer som turbinblad och raketsprutor.

Keramikkompositer utvecklades främst för att övervinna de bräckliga egenskaperna hos rena keramiska material. Genom att integrera flexibla eller duktila faser kan sprickbildning begränsas, vilket förbättrar materialets motståndskraft mot slitage och mekanisk belastning. Dessa kompositer är särskilt värdefulla inom tillämpningar där traditionella metaller eller polymerer inte klarar av de extrema förhållandena, såsom i flyg- och rymdteknik, förbränningsmotorer och högpresterande elektronik.

Tillverkningen av keramikkompositer kan ske genom olika metoder, inklusive pulvermetallurgi, infogning av fibrer, kemisk gasavsättning (CVD) eller laddning av partiklar i en matris. Valet av tillverkningsmetod påverkar materialets slutgiltiga struktur och egenskaper, vilket i sin tur påverkar dess användningsområden. Forskningsområdet fortsätter att utvecklas för att förbättra prestanda och minska kostnaderna för dessa avancerade material.