Wat is keramisch schuim?
Keramisch schuim is een lichtgewicht structuur bestaande uit een klein percentage zeer poreus keramiek en een hoog percentage met gas gevulde poriën. Typische keramische schuimen zijn 75 tot 90% poreus, hoewel sommige zelfs nog poreuzer zijn. Dergelijke schuimen hebben waardevolle materiaaleigenschappen die ze geschikt maken voor een verscheidenheid aan technische en andere toepassingen.
De meeste fabricagetechnieken voor dergelijk schuim omvatten in het algemeen het impregneren van een andere schuimstructuur met keramische suspensie. Deze structuur wordt vervolgens op hoge temperatuur in een oven gebakken. Het keramiek hardt uit, terwijl de hitte van de oven de basisstructuur vernietigt waarop het is gebouwd.
Hierdoor wordt een lichtgewicht en zeer poreuze keramische structuur gecreëerd als het eindproduct van dit productieproces. Het gecreëerde materiaal kan individueel afgesloten poriën hebben. Dit type structuur staat bekend als schuim met gesloten cellen. Wanneer de poriën van het schuim door de structuur met elkaar zijn verbonden, wordt het opencelschuim genoemd.
De specifieke eigenschappen van het specifieke gecreëerde schuim hangen af van een aantal factoren, maar deze klasse van materialen staat bekend om bepaalde gemeenschappelijke eigenschappen. Lage thermische geleidbaarheid maakt keramisch schuim bijzonder nuttig als een thermisch isolerend materiaal. Het vermogen om relatief grote thermische schokken te weerstaan, maakt het ook geschikt voor zware omgevingen zoals industriële en luchtvaarttoepassingen. De hoge porositeitskarakteristiek van deze schuimen betekent dat het relatief lichte materialen zijn die bruikbaar zijn in toepassingen waarbij overgewicht moet worden vermeden.
Tegels die worden gebruikt in de thermische beveiligingssystemen van de shuttles in de Verenigde Staten waren klassieke voorbeelden van het gebruik van keramisch schuim voor deze eigenschappen. Ruimtevaartuigen die reizen tussen de aarde en de ruimte, hetzij tijdens lancering of re-entry, ondervinden extreme temperatuurveranderingen tijdens het passeren door de atmosfeer met hoge snelheid. Isolatie tegen deze extreme veranderingen was noodzakelijk om shuttles te beschermen tegen deze extreem zware omgeving. Het is echter erg duur en energie-intensief om massa naar de ruimte te verplaatsen, dus het gewicht moest tot een minimum worden beperkt. Het lichte karakter van keramisch schuim in combinatie met zijn thermische eigenschappen maakte het aantrekkelijk voor gebruik in sommige tegels die op de shuttle-vloot zijn geïnstalleerd.
Naast gebruik als isolatiemateriaal, wordt keramisch schuim ook vaak gebruikt in filtratietoepassingen. Bij gebruik bij het raffineren van andere materialen bieden keramische schuimfilters in het algemeen drie wijzen van filtratie. Bij contact met de inlaat van het filter worden deeltjes groter dan de poriëngrootte op het oppervlak van het filter opgeslagen omdat ze te groot zijn om door te gaan. Dit ondersteunde materiaal vormt een laag, de zogenaamde cakelaag, op het oppervlak van het filter die op zijn beurt kleinere deeltjes vangt. De fijnste deeltjes kunnen de cakelaag passeren, maar worden vervolgens gevangen in de poriën van het filter.
Potentieel nieuw gebruik van keramisch schuim is ook in ontwikkeling. In de medische industrie wordt het bijvoorbeeld bestudeerd voor mogelijk gebruik om botgroei te stimuleren waar bot is verwijderd, zoals bij kankerpatiënten. Zeer kleine segmenten van keramisch schuim worden ook overwogen voor gebruik bij het in de loop van de tijd afleveren van medicijnen aan het lichaam via een proces van gecontroleerde afgifte.