Bo cacbua được sử dụng làm vật liệu gia cố sợi
Bo cacbua (công thức hóa học: B₄C ) là vật liệu gia cường sợi tuyệt vời, được đánh giá cao trong sản xuất composite chủ yếu nhờ độ cứng cực cao (chỉ đứng sau kim cương và bo nitrua khối), tỷ lệ cường độ trên trọng lượng cao và độ ổn định hóa học/nhiệt vượt trội. Ứng dụng cốt lõi của nó như một vật liệu gia cường là cải thiện các đặc tính cơ học và khả năng chống chịu môi trường của các vật liệu nền composite (ví dụ: kim loại, gốm sứ, polyme).
Các kịch bản ứng dụng chính như gia cố sợi
-
Vật liệu tổng hợp hàng không vũ trụ và quốc phòng
- Được sử dụng để gia cố các ma trận kim loại nhẹ (ví dụ: nhôm, hợp kim titan) hoặc ma trận gốm (ví dụ: nhôm oxit, silicon carbide) để sản xuất các thành phần như cánh động cơ máy bay, đầu tên lửa và tấm giáp.
- Ưu điểm: Sợi bo cacbua tăng độ cứng và khả năng chống mài mòn cho vật liệu composite trong khi vẫn giữ trọng lượng tổng thể ở mức thấp—rất quan trọng để giảm mức tiêu thụ nhiên liệu của máy bay và cải thiện khả năng cơ động của áo giáp (ví dụ: áo chống đạn dùng cho quân đội).
-
Linh kiện công nghiệp nhiệt độ cao
- Gia cố vật liệu gốm chịu nhiệt cho các sản phẩm như lớp lót lò, vòi phun nhiệt độ cao và tấm chắn nhiệt (ví dụ, trong lò nung công nghiệp hoặc hệ thống phóng tên lửa).
- Cơ sở: Nó duy trì tính ổn định về mặt cấu trúc ở nhiệt độ lên tới 2400°C (trong môi trường trơ) và chống oxy hóa, ngăn ngừa biến dạng hoặc thoái hóa vật liệu composite dưới nhiệt độ cực cao.
-
Linh kiện kỹ thuật chống mài mòn
- Trộn với ma trận polyme (ví dụ, nhựa epoxy) hoặc ma trận kim loại để sản xuất các thành phần chịu mài mòn cao như cánh bơm, cạnh dụng cụ cắt và phớt cơ khí (được sử dụng trong khai thác mỏ, khoan dầu hoặc sản xuất máy móc).
- Lợi ích: Độ cứng cao (độ cứng Mohs ~9,3) giúp giảm đáng kể sự mài mòn bề mặt do ma sát hoặc mài mòn, kéo dài tuổi thọ của các bộ phận gấp 2–5 lần so với vật liệu không được gia cố.
-
Vật liệu composite che chắn ngành công nghiệp hạt nhân
- Gia cố ma trận bê tông hoặc polyme cho vật liệu che chắn neutron trong lò phản ứng hạt nhân hoặc cơ sở lưu trữ chất thải phóng xạ.
- Tính chất độc đáo: Các nguyên tử Bo có khả năng hấp thụ neutron mạnh (tiết diện bắt neutron cao), khiến vật liệu composite gia cố sợi Bo cacbua có hiệu quả trong việc ngăn chặn bức xạ có hại mà không làm tăng thêm trọng lượng.