Co je keramická pěna?
Keramická pěna je lehká struktura skládající se z malého procenta velmi porézní keramiky a vysokého procenta plynem naplněných pórů. Typické keramické pěny jsou póry 75 až 90%, i když některé jsou ještě poréznější. Tyto pěny mají cenné materiálové vlastnosti, díky nimž jsou vhodné pro různé inženýrské a jiné aplikace.
Většina výrobních technik pro takovou pěnu obecně zahrnuje impregnaci jiné pěnové struktury keramickou kaší. Tato struktura se potom vypaluje při vysoké teplotě v peci. Keramika ztvrdne, zatímco teplo pece ničí základní strukturu, na které byla postavena.
Tím se vytvoří finální produkt tohoto výrobního procesu lehká a vysoce porézní keramická struktura. Vytvořený materiál může mít individuálně uzavřené póry. Tento typ struktury je známý jako pěna s uzavřenými buňkami. Když jsou póry pěny propojeny v celé struktuře, nazývá se pěna s otevřenými buňkami.
Specifické vlastnosti konkrétní vytvořené pěny závisí na řadě faktorů, ale tato třída materiálů je známa určitými běžnými vlastnostmi. Díky nízké tepelné vodivosti je keramická pěna zvláště užitečná jako tepelně izolační materiál. Díky své schopnosti odolávat relativně velkým tepelným šokům je také vhodný pro drsné prostředí, jako jsou průmyslové a letecké aplikace. Vysoce porézní charakteristika těchto pěn znamená, že se jedná o relativně lehké materiály užitečné v aplikacích, kde je třeba se vyhnout nadměrné hmotnosti.
Dlaždice používané v tepelných ochranných systémech amerických raketoplánů byly klasickými příklady použití keramické pěny pro tyto vlastnosti. Kosmická loď cestující mezi zemí a vesmírem, ať už během startu nebo opětovného vstupu, se setkává s extrémními změnami teploty při průchodu atmosférou vysokou rychlostí. Izolace od těchto extrémních změn byla nezbytná k ochraně raketoplánů před tímto extrémně drsným prostředím. Přesun hmoty do vesmíru je velmi nákladný a energeticky náročný, takže se hmotnost musela udržovat na minimu. Lehká povaha keramické pěny v kombinaci s jejími tepelnými vlastnostmi ji učinila atraktivním pro použití v některých dlaždicích nainstalovaných v raketoplánu.
Kromě použití jako izolačního materiálu se keramická pěna také běžně používá ve filtračních aplikacích. Při použití při rafinaci jiných materiálů poskytují keramické pěnové filtry obvykle tři režimy filtrace. Při kontaktu se vstupem filtru jsou částice větší než je velikost pórů zálohovány na povrchu filtru, protože jsou příliš velké, aby prošly průchodem. Tento zálohovaný materiál tvoří vrstvu, známou jako vrstva koláče, na povrchu filtru, která zase zachycuje menší částice. Nejjemnější částice mohou procházet vrstvou dortu, ale pak jsou zachyceny uvnitř pórů filtru.
Rovněž se vyvíjí možná nová použití keramické pěny. Například v lékařském průmyslu se zkoumá možné použití ke stimulaci růstu kostí, kde byla odstraněna kost, například u pacientů s rakovinou. Velmi malé segmenty keramické pěny jsou také uvažovány pro použití při dodávání léčiv do těla v průběhu času prostřednictvím procesu řízeného uvolňování.