シリコンカーバイド繊維

シリコンカーバイド繊維は、直径が5 ^[1]から150 ^[2]マイクロメートルの繊維で、主にシリコンカーバイド分子で構成されています。製造プロセスによっては、シリコンや炭素が過剰になったり、少量の酸素が含まれることがあります。有機繊維や一部のセラミック繊維と比較して、シリコンカーバイド繊維は剛性が高く、^[2]引張強度が高く、^[2]軽量で、耐薬品性が高く、耐熱性が高く^{[疑わしい–議論が必要] 、熱膨張率が低いという特徴があります。(参考文献) これらの特性により、シリコンカーバイド繊維は、GE (ゼネラルエレクトリック) の}LEAP エンジン^[3] などの次世代ガスタービンの高温部部品の選択肢となっています。^[4]

シリコンカーバイド繊維を製造するには、いくつかの製造方法があります。^{[5] [6]}最も長い歴史を持つ方法は、1975年に発明され、矢島法と呼ばれています。^[7]では、プレセラミック液体ポリマーを紡糸口金から注入して、固化したグリーン（未焼成）繊維を製造します。このグリーン繊維は、高温炉で長時間処理してポリマーを目的のSiC化学特性に変換するなど、一連の処理ステップを経ます。これらの繊維は、通常、直径20ミクロン未満で^[1]、300本以上の繊維を撚ったトウとして供給されます。日本カーボン（日本）、宇部興産（日本）、NGSコンソーシアム（米国）など、いくつかの企業がこの技術のバリエーションを採用しています^[要出典]。

2 つ目のアプローチは、化学蒸着 (CVD) を利用して、高温リアクターを通過する異種材料の中心コア上にシリコンカーバイドを形成するものです。40 年以上前に Textron ^[1] (現在はマサチューセッツ州の Specialty Materials Inc ^[8] ) によって開発されたこの方法では、気相 CVD 反応によって生じたシリコンカーバイド堆積物が、柱状の微細構造を持つ炭素コア上に形成されます。^[1] SCS 製品ファミリーとして販売されているこの繊維は、直径が比較的大きく、約 80 ～ 140 ミクロンです。^[1]

レーザー駆動CVD（LCVD）は、複数のレーザービームをエネルギー源としてガス相反応を刺激する関連アプローチですが、繊維が形成された状態で成長し、コア構造上に成長しないという大きな違いがあります。^{[9] [10] [11]} LCVD繊維は、各レーザービームが堆積された繊維に対応するように平行アレイで製造され、成長速度は100ミクロンから1ミリメートル以上/秒、繊維直径は20〜80ミクロンです。ニューヨーク州北部に拠点を置くFree Form Fibersは、過去10年間にわたってLCVD技術を開発してきました。

生産されるシリコンカーバイド繊維のほぼ全ては、セラミック複合材料の繊維強化材として使用されています。その大部分は、アルミニウム、チタン、モリブデンなどの金属マトリックス複合材料の製造に使用されています。 ^[2]また、航空宇宙で使用される高温複合材料であるSiC/SiCなどのさまざまなセラミックマトリックス複合材料の製造にも使用できます。 ^[12]

シリコンカーバイド（SiC）繊維は、航空宇宙、自動車、防衛分野で、エンジン部品や装甲などの高強度、耐熱部品に使用されています。^[13]タービンや原子炉の複合材を強化し、医療機器を改良し、優れた熱伝導性で電子機器を強化します。^{[14] [15]}

• 炭化ケイ素の多形