السيليكا الغروية هي مادة نانوية الحجم تستخدم على نطاق واسع في المجالات الصناعية مثل السيراميك والمواد المقاومة للحرارة. على وجه الخصوص، أصبحت السيليكا الغروية ذات حجم الجسيمات الكبيرة مادة مثالية لهذه التطبيقات ذات درجات الحرارة العالية بسبب خصائصها الفيزيائية والكيميائية الفريدة. سوف يشرح ما يلي لماذا يمكن استخدام السيليكا الغروية ذات الجسيمات الكبيرة على نطاق واسع في السيراميك والمواد المقاومة للحرارة من جوانب بنية السيليكا الغروية، والاستقرار، وقوة الترابط، ومقاومة الحرارة، وما إلى ذلك.

1. تأثير حجم الجسيمات على خصائص المواد
تشير السيليكا الغروية ذات الجسيمات الكبيرة عمومًا إلى جزيئات السيليكا التي يتراوح قطر جسيماتها بين 50 نانومتر و100 نانومتر. بالمقارنة مع سول السيليكا ذات الجسيمات الصغيرة، تتمتع جزيئات الجسيمات الكبيرة بقوة ميكانيكية أعلى وأداء أكثر استقرارًا. هذه الخصائص تجعل السيليكا الغروية ذات الجسيمات الكبيرة تظهر أداءً جيدًا في السيراميك والمواد المقاومة للحرارة. على سبيل المثال، في عملية تصنيع السيراميك، يمكن توزيع جزيئات الجسيمات الكبيرة بالتساوي في مادة المصفوفة لتشكيل بنية أكثر كثافة، وبالتالي تحسين قوة ومتانة المادة.

2. ثبات درجات الحرارة العالية للسيليكا الغروية
يجب أن يحافظ السيراميك والمواد المقاومة للحرارة على هيكل مستقر في ظل ظروف درجات الحرارة المرتفعة. أصبحت السيليكا الغروية مكونًا مهمًا لهذه المواد نظرًا لأدائها الجيد في درجات الحرارة المرتفعة. تتمتع السيليكا الغروية ذات حجم الجسيمات الكبيرة باستقرار أفضل في درجات الحرارة العالية، وليس من السهل أن تتحلل أو تتطاير، ويمكن أن تستمر في تقديم الدعم في درجات الحرارة المرتفعة. إن ثباته أثناء إطلاق درجات الحرارة العالية يمكن أن يمنع بشكل فعال المواد من التشوه أو التشقق عند درجات حرارة عالية ويضمن الجودة الشاملة للمنتج.
بالنسبة للمواد المقاومة للحرارة، تعد مقاومة الصدمات الحرارية للمادة تحت بيئة درجة حرارة عالية أمرًا بالغ الأهمية. يمكن للسيليكا الغروية ذات حجم الجسيمات الكبير أن تعزز مقاومة الصدمات الحرارية للمواد المقاومة للحرارة وتقلل من الشقوق الناتجة عن تمدد أو انكماش المادة أثناء الدورات الحرارية المتكررة ذات درجة الحرارة العالية، وبالتالي إطالة عمر خدمة المواد المقاومة للحرارة.

3. قوة الربط للسيليكا الغروية
في السيراميك والمواد المقاومة للحرارة، هناك وظيفة أخرى مهمة للسيليكا الغروية وهي استخدامها كمادة رابطة. تتميز السيليكا الغروية ذات الحجم الكبير للجسيمات بخصائص التصاق قوية ويمكنها ربط المواد الحبيبية المختلفة معًا لتشكيل بنية كثيفة. تعد قوة الترابط القوية هذه مهمة بشكل خاص للمواد الخزفية لأنها تضمن أن تحافظ منتجات السيراميك على السلامة الهيكلية أثناء التلبيد بدرجة حرارة عالية، وتقلل من المسامية المتولدة بعد التلبيد، وتحسن كثافة وقوة المنتج النهائي.
يمكن أن تؤدي إضافة السيليكا الغروية أيضًا إلى تقليل درجة حرارة تلبيد المواد الخزفية، وبالتالي تقليل استهلاك الطاقة وتحسين كفاءة الإنتاج. بسبب سيولته الجيدة، من السهل تطبيق محلول السيليكا ذو الجسيمات الكبيرة عند تطبيقه، ويمكن توزيعه بالتساوي في أجزاء مختلفة من السيراميك أو المواد المقاومة للحرارة لضمان اتساق المنتج.

4. التعزيز في المواد المقاومة للحرارة
لا يمكن للسيليكا الغروية ذات الجسيمات الكبيرة أن تعمل فقط كمواد رابطة، ولكن أيضًا كعامل تقوية لتحسين أداء المواد المقاومة للحرارة. تحتاج المواد المقاومة للحرارة إلى الحفاظ على هيكلها ووظيفتها في ظل ظروف درجات الحرارة المرتفعة للغاية. تتمتع السيليكا الغروية بأداء حراري عالي ويمكنها الحفاظ على خواصها الفيزيائية والكيميائية مستقرة في بيئات درجة الحرارة المرتفعة، وبالتالي توفير دعم إضافي للمادة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن لجزيئات السيليكا أن تملأ المسام الصغيرة في المادة المقاومة للحرارة، وتقلل من اختراق الغازات وانتشارها، وبالتالي تحسين خصائص المادة المضادة للأكسدة.

غالبًا ما تحتاج المواد المقاومة للحرارة إلى تحمل البيئات القاسية مثل درجات الحرارة المرتفعة والضغط العالي أثناء الاستخدام. تُظهر السيليكا الغروية ذات الجسيمات الكبيرة مقاومة جيدة للتآكل في هذه البيئة، ويمكنها مقاومة التآكل الناتج عن التفاعلات الكيميائية بشكل فعال، وإطالة عمر خدمة المادة.

5. تحسين مقاومة التآكل للمواد
عادةً ما يتم اهتراء السيراميك والمواد المقاومة للحرارة أثناء الاستخدام، خاصة في البيئات الصناعية، حيث تتعرض المواد غالبًا لضغوط فيزيائية مثل الاحتكاك والتأثير. إن الصلابة العالية للسيليكا الغروية ذات الجسيمات الكبيرة تمكنها من تحسين مقاومة التآكل للمادة، وبالتالي تقليل فقدان السطح الناجم عن الاحتكاك. وهذا مهم بشكل خاص للاستخدام طويل الأمد للمواد المقاومة للحرارة، لأن تآكل المواد المقاومة للحرارة سيؤثر على وظيفتها الوقائية ويؤدي إلى استبدالها بشكل متكرر.
في مجال السيراميك، يمكن للسيليكا الغروية تحسين مقاومة التآكل للمنتجات وتحسين تشطيب الأسطح الخزفية. يمكن لجزيئات السيليكا ذات الجسيمات الكبيرة أن تشكل سطحًا أكثر نعومة أثناء التلبيد، وبالتالي تحسين جودة مظهر منتجات السيراميك مع تقليل خشونة السطح.

6. حماية البيئة واستدامتها
لا تتفوق السيليكا الغروية ذات الجسيمات الكبيرة على المواد الرابطة الأخرى وعوامل التعزيز في الأداء فحسب، بل تتمتع أيضًا بخصائص بيئية جيدة. السيليكا في حد ذاتها مادة غير سامة وغير ضارة ولا تطلق مواد ضارة أثناء الإنتاج والتطبيق. بالإضافة إلى ذلك، يمكن للسيليكا الغروية أن تقلل من درجة حرارة تلبيد السيراميك والمواد المقاومة للحرارة، وبالتالي تقليل استهلاك الطاقة وانبعاثات الكربون، وهو ما يتماشى مع متطلبات التنمية المستدامة.