¿Qué es la espuma cerámica?
La espuma cerámica es una estructura liviana que consiste en un pequeño porcentaje de cerámica muy porosa y un alto porcentaje de poros llenos de gas. Las espumas cerámicas típicas son 75 a 90% porosas, aunque algunas son aún más porosas. Dichas espumas tienen propiedades materiales valiosas que las hacen adecuadas para una variedad de aplicaciones de ingeniería y otras.
La mayoría de las técnicas de fabricación para tal espuma generalmente implican la impregnación de otra estructura de espuma con suspensión cerámica. Esta estructura se dispara a alta temperatura en un horno. La cerámica se endurece mientras que el calor del horno destruye la estructura base sobre la que se construyó.
De este modo, se crea una estructura cerámica ligera y altamente porosa como producto final de este proceso de fabricación. El material creado puede tener poros sellados individualmente. Este tipo de estructura se conoce como espuma de celda cerrada. Cuando los poros de la espuma están interconectados en toda la estructura, se llama espuma de células abiertas.
Las características específicas de la espuma particular creada dependen de una variedad de factores, pero esta clase de materiales es conocida por ciertas propiedades comunes. La baja conductividad térmica hace que la espuma cerámica sea particularmente útil como material aislante térmico. Su capacidad para soportar choques térmicos relativamente grandes también lo hace adecuado para entornos hostiles, como aplicaciones industriales y aeronáuticas. La característica de alta porosidad de estas espumas significa que son materiales relativamente livianos útiles en aplicaciones donde se debe evitar el exceso de peso.
Los azulejos utilizados en los sistemas de protección térmica de los transbordadores espaciales de los Estados Unidos fueron ejemplos clásicos del uso de espuma cerámica para estas propiedades. Las naves espaciales que viajan entre la tierra y el espacio, ya sea durante el lanzamiento o el reingreso, experimentan cambios extremos de temperatura mientras atraviesan la atmósfera a alta velocidad. El aislamiento de estos cambios extremos fue necesario para proteger los transbordadores de este entorno extremadamente hostil. Sin embargo, es muy costoso y requiere mucha energía mover la masa al espacio, por lo que el peso debe mantenerse al mínimo. La naturaleza liviana de la espuma cerámica combinada con sus propiedades térmicas la hizo atractiva para usar en algunas de las baldosas instaladas en la flota de transbordadores.
Además de su uso como material aislante, la espuma cerámica también se emplea comúnmente en aplicaciones de filtración. Cuando se usan para refinar otros materiales, los filtros de espuma de cerámica generalmente proporcionan tres modos de filtración. Al entrar en contacto con la entrada del filtro, las partículas más grandes que el tamaño de poro se acumulan en la superficie del filtro porque son demasiado grandes para atravesarlas. Este material de respaldo forma una capa, conocida como capa de torta, en la superficie del filtro que a su vez captura partículas más pequeñas. Las partículas más finas pueden pasar a través de la capa de torta pero luego se capturan dentro de los poros del filtro.
Los posibles nuevos usos de la espuma cerámica también están en desarrollo. Por ejemplo, en la industria médica se está estudiando su posible uso para estimular el crecimiento óseo donde se ha extraído hueso, como en pacientes con cáncer. También se están considerando segmentos muy pequeños de espuma cerámica para administrar medicamentos al cuerpo a lo largo del tiempo a través de un proceso de liberación controlada.