سیلیس کلوئیدی یک ماده در مقیاس نانو است که به طور گسترده در زمینه های صنعتی مانند سرامیک و مواد نسوز استفاده می شود. به طور خاص، سیلیس کلوئیدی با اندازه ذرات بزرگ به دلیل خواص فیزیکی و شیمیایی منحصر به فرد خود به یک ماده ایده آل برای این کاربردهای در دمای بالا تبدیل شده است. در ادامه توضیح خواهیم داد که چرا سیلیس کلوئیدی با ذرات بزرگ می تواند به طور گسترده در سرامیک ها و مواد نسوز از جنبه های ساختار سیلیس کلوئیدی، پایداری، نیروی پیوند، مقاومت در برابر حرارت و غیره استفاده شود.

1. اثر اندازه ذرات بر خواص مواد
سیلیس کلوئیدی ذرات بزرگ به طور کلی به ذرات سیلیس با قطر ذرات بین 50 تا 100 نانومتر اطلاق می شود. در مقایسه با سل سیلیس ذرات کوچک، ذرات با ذرات بزرگ استحکام مکانیکی بالاتر و عملکرد پایدارتری دارند. این ویژگی‌ها باعث می‌شود سیلیس کلوئیدی ذرات درشت عملکرد خوبی در سرامیک‌ها و مواد نسوز نشان دهد. به عنوان مثال، در فرآیند تولید سرامیک، ذرات با ذرات درشت را می توان به طور یکنواخت در مواد ماتریس توزیع کرد تا ساختار متراکم تری تشکیل دهد و در نتیجه استحکام و دوام مواد را بهبود بخشد.

2. پایداری سیلیس کلوئیدی در دمای بالا
سرامیک ها و مواد نسوز باید ساختاری پایدار در شرایط دمایی بالا داشته باشند. سیلیس کلوئیدی به دلیل عملکرد خوب آن در دماهای بالا به جزء مهم این مواد تبدیل شده است. سیلیس کلوئیدی با اندازه ذرات بزرگ پایداری بهتری در دمای بالا دارد، تجزیه یا تبخیر آسان نیست و می تواند در دماهای بالا به پشتیبانی خود ادامه دهد. پایداری آن در هنگام پخت در دمای بالا می تواند به طور موثری از تغییر شکل یا ترک خوردن مواد در دماهای بالا جلوگیری کند و کیفیت کلی محصول را تضمین کند.
برای مواد نسوز، مقاومت شوک حرارتی مواد در محیط دمای بالا بسیار مهم است. سیلیس کلوئیدی با اندازه ذرات بزرگ می تواند مقاومت در برابر شوک حرارتی مواد نسوز را افزایش دهد و ترک های ناشی از انبساط یا انقباض مواد را در طی سیکل های حرارتی مکرر در دمای بالا کاهش دهد و در نتیجه عمر مفید مواد نسوز را افزایش دهد.

3. نیروی اتصال سیلیس کلوئیدی
در سرامیک ها و مواد نسوز، یکی دیگر از وظایف مهم سیلیس کلوئیدی استفاده به عنوان چسب است. سیلیس کلوئیدی با اندازه ذرات بزرگ دارای خاصیت چسبندگی قوی است و می تواند مواد دانه ای مختلف را محکم به هم بچسباند تا یک ساختار متراکم تشکیل دهد. این نیروی پیوند قوی به ویژه برای مواد سرامیکی مهم است زیرا تضمین می کند که محصولات سرامیکی یکپارچگی ساختاری را در طول پخت در دمای بالا حفظ می کنند، تخلخل ایجاد شده پس از پخت را کاهش می دهد و چگالی و استحکام محصول نهایی را بهبود می بخشد.
افزودن سیلیس کلوئیدی همچنین می تواند دمای پخت مواد سرامیکی را کاهش دهد و در نتیجه مصرف انرژی را کاهش داده و راندمان تولید را بهبود بخشد. به دلیل سیالیت خوب، سل سیلیس با ذرات درشت در هنگام استفاده آسان تر است و می تواند به طور مساوی در قسمت های مختلف سرامیک یا مواد نسوز توزیع شود تا از قوام محصول اطمینان حاصل شود.

4. تقویت در مواد نسوز
سیلیس کلوئیدی ذرات درشت نه تنها می تواند به عنوان یک چسب، بلکه به عنوان یک عامل تقویت کننده برای بهبود عملکرد مواد نسوز عمل کند. مواد نسوز باید ساختار و عملکرد خود را در شرایط دمایی بسیار بالا حفظ کنند. سیلیس کلوئیدی عملکرد نسوز بالایی دارد و می‌تواند خواص فیزیکی و شیمیایی خود را در محیط‌های با دمای بالا ثابت نگه دارد و در نتیجه پشتیبانی اضافی برای مواد فراهم می‌کند. علاوه بر این، ذرات سیلیس می توانند منافذ ریز موجود در مواد نسوز را پر کنند، نفوذ و انتشار گازها را کاهش دهند و در نتیجه خواص آنتی اکسیدانی مواد را بهبود بخشند.

مواد نسوز اغلب نیاز به مقاومت در برابر محیط های سخت مانند دمای بالا و فشار بالا در هنگام استفاده دارند. سیلیس کلوئیدی ذرات بزرگ مقاومت به خوردگی خوبی در این محیط نشان می دهد، می تواند به طور موثر در برابر فرسایش واکنش های شیمیایی مقاومت کند و عمر مفید مواد را افزایش دهد.

5. بهبود مقاومت در برابر سایش مواد
سرامیک ها و مواد نسوز معمولاً در حین استفاده، به ویژه در محیط های صنعتی که مواد اغلب در معرض تنش های فیزیکی مانند اصطکاک و ضربه قرار می گیرند، استفاده می شوند. سختی بالای سیلیس کلوئیدی با ذرات بزرگ، آن را قادر می سازد تا مقاومت در برابر سایش مواد را بهبود بخشد و در نتیجه از دست دادن سطح ناشی از اصطکاک را کاهش دهد. این امر به ویژه برای استفاده طولانی مدت از مواد نسوز مهم است، زیرا سایش مواد نسوز بر عملکرد محافظتی آنها تأثیر می گذارد و منجر به جایگزینی بیشتر می شود.
در زمینه سرامیک، سیلیس کلوئیدی می تواند مقاومت در برابر سایش محصولات را بهبود بخشد و پوشش سطوح سرامیکی را بهبود بخشد. ذرات سیلیکا با ذرات درشت می توانند سطح صاف تری را در حین تف جوشی تشکیل دهند و در نتیجه کیفیت ظاهری محصولات سرامیکی را بهبود بخشند و در عین حال زبری سطح آنها را کاهش دهند.

6. حفاظت از محیط زیست و پایداری
سیلیس کلوئیدی ذرات درشت نه تنها از نظر عملکرد نسبت به سایر چسب ها و عوامل تقویت کننده برتری دارد، بلکه دارای ویژگی های محیطی خوبی نیز می باشد. سیلیس خود ماده ای غیر سمی و بی ضرر است که در حین تولید و کاربرد مواد مضری را آزاد نمی کند. علاوه بر این، سیلیس کلوئیدی می تواند دمای تف جوشی سرامیک ها و مواد نسوز را کاهش دهد و در نتیجه مصرف انرژی و انتشار کربن را کاهش دهد که مطابق با الزامات توسعه پایدار است.3