Keuntungan dari Serat Silikon Karbida

Serat silikon karbida adalah bahan keramik berkinerja tinggi yang memiliki berbagai keunggulan, antara lain ketahanan terhadap oksidasi pada suhu tinggi, kekerasan, kekuatan, dan kepadatan yang rendah. Selain itu, bahan ini juga memiliki ketahanan terhadap korosi dan stabilitas termal yang sangat baik.

COVID-19 telah berdampak negatif terhadap rantai permintaan dan pasokan di berbagai sektor industri, yang mengakibatkan perlambatan produksi di kalangan produsen di bidang kedirgantaraan dan pertahanan.

Tahan terhadap suhu tinggi

Serat silikon karbida menonjol sebagai pilihan yang luar biasa untuk komposit matriks logam dan keramik berkat ketahanannya terhadap suhu sangat tinggi; hal ini disebabkan oleh kekuatan patah dan ketahanan terhadap oksidasi yang luar biasa, sehingga serat ini tetap utuh pada suhu yang melebihi 1000 F (540°F). Stabilitasnya terletak pada kandungan oksigen yang rendah, yang menjamin stabilitas pada suhu tinggi dalam jangka waktu yang lama.

Bahan ini menjadi alternatif yang ringan namun berkinerja tinggi dibandingkan paduan super berbasis nikel, dengan menawarkan kekuatan, ketahanan panas, dan sifat inert secara kimiawi yang serupa, sekaligus lebih ringan dan lebih tahan lama. Selain itu, sifat inert secara kimiawi yang dimilikinya membuatnya tahan terhadap korosi maupun kerusakan akibat bahan kimia.

Sebuah proses manufaktur inovatif untuk memproduksi serat silikon karbida yang tahan suhu tinggi telah dikembangkan. Dengan menggunakan silana bermolekul rendah (LPS) sebagai bahan baku dan mereaksikannya dengan senyawa organik yang mengandung unsur-unsur pengpadat untuk menghasilkan polikarbosilana yang mengandung AL dan Y (PACS dan PYCS), serat kontinu tersebut kemudian dipintal menggunakan teknologi melt spinning sebelum disinter untuk membentuk serat SiC yang tahan suhu tinggi.

Kekuatan tinggi

Serat silikon karbida adalah bahan yang kuat dan mampu menahan suhu ekstrem. Berkat komposisi stoikiometrik dan mikrostruktur polikristalinnya, bahan ini memiliki kekuatan tarik yang tinggi, sementara kekerasan dan ketahanan kimianya membuatnya cocok untuk proses pengerasan logam serta aplikasi pendinginan dengan minyak dalam operasi pendinginan logam. Selain itu, silikon karbida dapat menahan lingkungan bertekanan tinggi – menjadikannya pilihan yang sangat baik untuk segel pompa minyak serta produk-produk mekanis lainnya yang beroperasi dalam kondisi tersebut.

Meningkatnya produksi di sektor kedirgantaraan dan militer, penambahan dana untuk NASA, serta faktor-faktor lain diperkirakan akan mendorong peningkatan permintaan di Amerika Utara terhadap serat silikon karbida, yang digunakan dalam cakram rem keramik untuk mobil sport serta rompi antipeluru.

Pusat Penelitian Glenn NASA telah mengembangkan proses berbasis gelombang mikro untuk memproduksi serat SiC dengan kekuatan yang lebih tinggi, yang membantu produsen mengurangi kebutuhan daya, suhu pemrosesan, dan waktu pemrosesan, serta memperbaiki serat SiC yang rusak atau berkualitas rendah guna meningkatkan kinerjanya. Selain itu, proses inovatif ini menghemat biaya tenaga kerja sekaligus meningkatkan hasil produksi SiC yang dapat digunakan.

Stabilitas suhu tinggi

Serat silikon karbida dikenal sebagai bahan yang sangat kuat dan tahan lama, dengan konduktivitas termal yang sangat baik serta ketahanan terhadap ekspansi termal, tahan terhadap korosi, memiliki modulus kekerasan yang tinggi, serta tingkat ekspansi termal dan sifat kekuatan yang rendah—sifat-sifat yang membuatnya cocok untuk proses pendinginan dengan minyak dalam pengerasan logam, serta untuk digunakan dalam bahan tahan abrasi atau komposit matriks keramik.

Pertumbuhan Pasar Serat Silikon Karbida Pasar serat silikon karbida kontinu berkembang pesat berkat tingginya permintaan dari industri kedirgantaraan dan pertahanan akan komponen yang ringan. Berkat ketahanannya yang unggul terhadap oksidasi dan kemurnian kimianya, serat silikon karbida kontinu dapat digunakan dalam berbagai aplikasi; sementara serat silikon karbida tenun bahkan mungkin cocok untuk aplikasi bersuhu tinggi seperti reaktor nuklir atau tungku metalurgi.

SEM digunakan untuk menganalisis morfologi permukaan serat SiC-9 dan SiC-14 yang baru saja disiapkan di laboratorium kami. Kadar oksigen dalam sampel-sampel ini hanya sebesar 0,07 persen berat – jauh di bawah rasio stoikiometri SiC. Stabilitas termalnya sangat baik, tanpa adanya perubahan yang terdeteksi bahkan selama perlakuan panas dalam jangka waktu lama.

Ketahanan korosi

Serat silikon karbida merupakan bahan keramik canggih yang memiliki sifat termal, kimia, dan mekanis yang unggul. Kemampuannya dalam menahan suhu tinggi membuatnya cocok untuk aplikasi di mana bahan lain akan mengalami degradasi atau gagal dengan cepat; sementara ketahanannya terhadap creep, oksidasi, dan kelelahan menjadikannya bahan yang tepat untuk aplikasi di bidang kedirgantaraan dan peralatan militer.

Ketahanan serat SiC terhadap korosi berasal dari kepadatan pori yang rendah dan luas permukaan spesifik yang tinggi, yang dicapai melalui proses infiltrasi-pirolisis. Polikarbosilan dari molekul prekursor masuk ke dalam pori-pori untuk membentuk silikon karbida sekunder yang kemudian mengurangi ukuran pori; sampel mentah yang dihasilkan melalui langkah ini kemudian menjalani beberapa siklus infiltrasi-pirolisis yang meningkatkan kepadatannya sekaligus mengurangi porositasnya.

Pandemi COVID-19 telah menimbulkan kekacauan pada rantai pasokan dan permintaan di berbagai sektor industri. Banyak pabrik yang menghentikan operasinya, sementara maskapai penerbangan dan industri pertahanan mengalami kesulitan dalam beroperasi akibat pembatasan perjalanan dan pengiriman barang.