セラミックフォームとは？

セラミック発泡体は、非常に多孔質のセラミックをわずかな割合で含み、ガスを充填した細孔を高い割合で含む軽量構造です。 典型的なセラミック発泡体は75〜90％の多孔性ですが、一部はさらに多孔性です。 このようなフォームには、さまざまなエンジニアリングおよびその他の用途に適した貴重な材料特性があります。

そのような発泡体のほとんどの製造技術は、一般に、セラミックスラリーによる別の発泡体構造の含浸を伴う。 この構造は、その後、inで高温で焼成されます。 ceramicの熱がそれが構築された基礎構造を破壊する間、セラミックは硬化します。

これにより、この製造プロセスの最終製品として、軽量で多孔性の高いセラミック構造が作成されます。 作成された材料には、個別に密閉された細孔があります。 このタイプの構造は、独立気泡フォームとして知られています。 発泡体の細孔が構造全体で相互接続されている場合、連続気泡発泡体と呼ばれます。

作成される特定のフォームの特定の特性はさまざまな要因に依存しますが、このクラスの材料は特定の共通の特性で知られています。 熱伝導率が低いため、発泡セラミックは断熱材として特に有用です。 また、比較的大きな熱衝撃に耐えることができるため、産業用途や航空用途などの過酷な環境にも適しています。 これらの発泡体の高い多孔性は、過剰な重量を避けなければならない用途で有用な比較的軽量の材料であることを意味します。

米国のスペースシャトルの熱保護システムで使用されるタイルは、これらの特性にセラミックフォームを使用した典型的な例です。 打ち上げ時または再突入時に地球と宇宙の間を移動する宇宙船は、大気を高速で通過しながら極端な温度変化に遭遇します。 この非常に厳しい環境からシャトルを保護するには、これらの極端な変化からの絶縁が必要でした。 ただし、質量を空間に移動するのは非常に高価でエネルギー集約型なので、重量を最小限に抑える必要がありました。 発泡セラミックの軽量性と熱特性の組み合わせにより、シャトル艦隊に設置された一部のタイルでの使用が魅力的になりました。

断熱材としての使用に加えて、セラミックフォームはろ過用途でも一般的に使用されています。 他の材料の精製に使用する場合、一般に、セラミックフォームフィルターは3つのろ過モードを提供します。 フィルターの入口に接触すると、通過するには大きすぎるため、ポアサイズより大きい粒子はフィルターの表面にバックアップされます。 このバックアップされた材料は、フィルターの表面にケーキ層と呼ばれる層を形成し、フィルターが小さな粒子を捕捉します。 最も細かい粒子はケーキ層を通過できますが、フィルターの細孔内に捕捉されます。

発泡セラミックの潜在的な新しい用途も開発中です。 たとえば、医療業界では、がん患者など、骨が除去された場所で骨の成長を刺激するための使用が検討されています。 セラミックフォームの非常に小さなセグメントも、徐放プロセスを通じて薬物を長期にわたって体内に送達する際の使用が検討されています。