Seramik lifleri
Seramikler metalik olmayan inorganik malzemelerdir. Yoğunlukları organik malzemelerden yüksek fakat metallerinkinden daha düşük olan seramik lifleri, cam ve karbon lifinin kullanıldığı yerlerde kullanım alanı bulurlar. Seramik lifler, organik ve diğer liflere göre pek çok farklı özelliklere sahiptirler. Bunların en önemlilerinden biri ısısal kararlılığıdır. Seramik liflerin ısısal kararlılığı organik liflerden ve hatta çoğu metal liflerden daha iyidir. Mukavemet ve elastik modül gibi yapısal özelliklerini, inert ve hatta oksitleyici ortamlarda bile 1200-1400oC‘e kadar koruyabilir. Mekanik yükleme olmaksızın, bazı seramik lifler erime noktalarına çok yakın sıcaklıklara kadar bu kararlılıklarını muhafaza edebilirler. Seramik liflerin kalın filament çapı, yüksek elastik modülü ve düşük kopma uzaması, kullanımda bazı zorluklar ortaya çıkarmakla birlikte; uygun kullanım ile 2 ve 3 boyutlu dokuma ve çapraz dokuma yapılar oluşturabilir. Kesiksiz seramik liflerin ticari açıdan oksit esaslı (β-faz silikon karbit, SiC) ve oksit esaslı olmayan (alümina-silika, Al2O3-SiO2) seramik lifler diye ayırmak mümkündür (Şekil 1.27) (Alagirusamy and Das, 2010).
-
(b)
Şekil 1.27. (a) Oksit esaslı olmayan, (b) Oksit esaslı olan seramik liflerinin mikroskop altındaki görüntüsü (Eichhorn et al., 2009)
Seramik liflerinin çoğu, derişik asit, baz ve baz-metal muameleler dışında, mükemmel bir kimyasal kararlılığa sahiptirler. Bu kimyasal kararlılık, bazı oksit esaslı ve oksit esaslı olmayan seramik lifleri için, oksidasyona karşı direnci de dahil edecek şekilde, yüksek sıcaklıklarda muhafaza edilebilir. Kaplamasız (haşılsız) seramik lifi 800°C’den önce okside olmaya başlar. Bu nedenle, bu haliyle birçok kullanım için uygun değildir. Seramik lifleri, organik liflerle karşılaştırıldığında çok yüksek elastik modül ve basınç mukavemetine sahip olmasından ötürü yüksek sıcaklıklarda kullanılabilmesine, işlenebilmesine imkân tanımakta; metal ve seramik matriks esaslı kompozit malzemelerde mükemmel bir takviye elemanı olarak kullanılabilmektedirler. Seramik liflerinin doğasında olan sertlik özelliği nedeniyle kumaş haline getirmek zor olsa da ince seramik lifleriyle (yaklaşık 10 μm) bu engel büyük oranda aşılabilmektedir (El Mogahzy, 2009).