Аннотация
Пористые керамики на основе SiO₂–SiC были разработаны для достижения превосходных теплоизоляционных и механических свойств при высокотемпературных применениях, таких как системы тепловой защиты и преобразования энергии. В данном исследовании для изготовления пористых керамик SiO₂–SiC использовались наноразмерные порошки SiO₂, SiC и сажи, которые спекались на воздухе при температуре 700–1000 °C. Влияние содержания нано-SiC (0–35 мас. %) и температуры спекания на пористость, теплопроводность и прочность при сжатии было изучено систематически. Повышение содержания нано-SiC и температуры спекания усиливало частичное уплотнение каркаса за счёт связывания кремнеземом, что приводило к уменьшению пористости с 77,1 % до 69,5 %. Наименьшая теплопроводность 0,043 Вт/м·К была достигнута для образцов, содержащих 10 мас. % нано-SiC, спечённых при 700 °C, что объясняется высокой межфазной тепловой сопротивляемостью на границах SiO₂–SiC. Прочность при сжатии пористых керамик на основе SiO₂–SiC увеличивалась в 5,4–6,9 раза с повышением температуры спекания и содержания нано-SiC от 0 до 35 мас. % и оставалась значительно выше, чем у ранее сообщённых пористых керамик SiC. Улучшенные теплоизоляционные и механические свойства объясняются прочным межчастичным связыванием, обусловленным кремнеземом, и формированием структур типа SiO₂-ядро/SiC-оболочка. Полученные результаты показывают, что новые пористые керамики SiO₂–SiC обладают перспективным сочетанием низкой теплопроводности и высокой прочности для передовых высокотемпературных применений.