Seramik silikon karbida (SiC)terkenal dengan kekuatan, rintangan haba dan ketahanannya yang luar biasa. Ciri-ciri ini menjadikannya sesuai untuk digunakan dalam persekitaran yang sukar, seperti enjin aeroangkasa atau jentera perindustrian. Tetapi bagaimana sebenarnya bahan-bahan canggih ini dicipta? Mari kita huraikan prosesnya langkah demi langkah.
1. Penyediaan Bahan Mentah
Semuanya bermula dengan serbuk silikon karbida berketulenan tinggi. Anggap ini sebagai "tepung" untuk membakar "kek" seramik. Untuk meningkatkan sifat bahan akhir, sejumlah kecil bahan tambahan—seperti aluminium oksida atau sebatian boron—dicampurkan. Bahan tambahan ini bertindak seperti gam pada peringkat kemudian, membantu zarah-zarah terikat dengan lebih berkesan.
2. Membentuk Seramik
Serbuk tersebut kemudiannya ditukar menjadi bentuk yang boleh dibentuk. Dua kaedah biasa digunakan:
Menekan: Serbuk dimampatkan menjadi bentuk tertentu menggunakan tekanan tinggi, sama seperti memadatkan salji menjadi bola salji.
Acuan Suntikan: Serbuk dicampurkan dengan pengikat sementara (seperti lilin) untuk menghasilkan campuran seperti doh, yang disuntik ke dalam acuan untuk bentuk kompleks.
Pada peringkat ini, bahan tersebut masih rapuh—seperti arca pasir kering—dan perlu "dibakar" untuk menjadi kuat.
3. Proses Sintering
Di sinilah keajaiban berlaku. Seramik berbentuk dipanaskan dalam relau khas pada suhu yang sangat tinggi (selalunya melebihi 1,800°C). Semasa pensinteran, dua perkara penting berlaku:
Ikatan Zarah: Butiran silikon karbida semakin rapat, menghilangkan jurang dan membentuk struktur pepejal.
Fungsi Aditif: Sebatian yang ditambah cair sedikit, mewujudkan "jambatan" antara zarah untuk meningkatkan keliatan.
Persekitaran di dalam relau dikawal dengan teliti—kadangkala diisi dengan gas lengai—untuk mengelakkan tindak balas yang tidak diingini.
4. Sentuhan Penamat
Selepas pensinteran, seramik mungkin menjalani rawatan tambahan untuk memperhalusi prestasinya:
Penggilapan: Untuk aplikasi yang memerlukan permukaan licin (cth., pengedap atau galas).
Salutan: Lapisan pelindung nipis (seperti silikon nitrida) boleh ditambah untuk meningkatkan rintangan haus.
Pemesinan: Pemotongan atau penggerudian yang tepat untuk mencapai dimensi akhir.
Mengapa Proses Ini Penting
Rahsia kekuatan silikon karbida terletak pada bagaimana atomnya terikat semasa pensinteran. Proses suhu tinggi menghasilkan rangkaian ikatan silikon-karbon yang kuat, yang tahan terhadap haba, kakisan dan tekanan fizikal. Bahan tambahan dan kawalan suhu yang tepat memastikan produk akhir bukan sahaja keras tetapi juga cukup kuat untuk menahan keretakan.
Gambaran yang Lebih Besar
Daripada turbin canggih hinggalah sistem kawalan pencemaran, seramik silikon karbida memainkan peranan penting dalam teknologi moden. Walaupun proses pembuatannya kompleks, keseimbangan sains dan kejuruteraan yang teliti inilah yang mengubah serbuk ringkas menjadi bahan yang mampu menahan keadaan yang paling sukar.
Seiring kemajuan penyelidikan, kaedah baharu—seperti pencetakan 3D seramik—semakin muncul, menjanjikan kegunaan yang lebih inovatif untuk bahan luar biasa ini.
Masa siaran: 19 Mac 2025