Co to jest pianka ceramiczna?

Pianka ceramiczna jest lekką strukturą składającą się z małego procentu bardzo porowatej ceramiki i wysokiego odsetka porów wypełnionych gazem. Typowe pianki ceramiczne są w 75 do 90% porowate, chociaż niektóre są jeszcze bardziej porowate. Takie pianki mają cenne właściwości materiałowe, dzięki czemu nadają się do różnych zastosowań inżynieryjnych i innych.

Większość technik wytwarzania takiej pianki ogólnie obejmuje impregnację innej struktury pianki zawiesiną ceramiczną. Ta struktura jest następnie wypalana w wysokiej temperaturze w piecu. Ceramika twardnieje, a ciepło pieca niszczy konstrukcję podstawową, na której został zbudowany.

W ten sposób powstaje lekka i bardzo porowata struktura ceramiczna jako produkt końcowy tego procesu produkcyjnego. Tworzony materiał może mieć indywidualnie uszczelnione pory. Ten typ struktury jest znany jako pianka o zamkniętych komórkach. Kiedy pory pianki są połączone w całej strukturze, nazywa się to pianką o otwartych komórkach.

Specyficzne cechy tworzonej konkretnej pianki zależą od wielu czynników, ale ta klasa materiałów znana jest z pewnych wspólnych właściwości. Niska przewodność cieplna sprawia, że ​​pianka ceramiczna jest szczególnie przydatna jako materiał termoizolacyjny. Jego odporność na stosunkowo duże wstrząsy termiczne sprawia, że ​​nadaje się również do trudnych warunków, takich jak zastosowania przemysłowe i lotnicze. Charakterystyka tych wysokoporowatych pianek oznacza, że ​​są to stosunkowo lekkie materiały przydatne w zastosowaniach, w których należy unikać nadmiernej masy.

Płytki użyte w systemach ochrony termicznej amerykańskich promów kosmicznych były klasycznymi przykładami zastosowania pianki ceramicznej dla tych właściwości. Statki kosmiczne podróżujące między ziemią a przestrzenią kosmiczną podczas startu lub ponownego wejścia napotykają ekstremalne zmiany temperatury podczas przelotu przez atmosferę z dużą prędkością. Izolacja od tych ekstremalnych zmian była konieczna, aby chronić promy przed wyjątkowo trudnym środowiskiem. Przenoszenie masy w przestrzeń kosmiczną jest jednak bardzo kosztowne i energochłonne, dlatego wagę trzeba było ograniczyć do minimum. Lekka natura pianki ceramicznej w połączeniu z jej właściwościami termicznymi sprawiły, że jest atrakcyjna do stosowania w niektórych płytkach zainstalowanych we flocie wahadłowców.

Oprócz zastosowania jako materiał izolacyjny, pianka ceramiczna jest również powszechnie stosowana w zastosowaniach filtracyjnych. Przy zastosowaniu do rafinacji innych materiałów ceramiczne filtry piankowe generalnie zapewniają trzy tryby filtracji. Po zetknięciu się z wlotem filtra cząstki większe niż rozmiar porów są odkładane na powierzchni filtra, ponieważ są zbyt duże, aby przez nie przejść. Ten zapasowy materiał tworzy warstwę, zwaną warstwą placka, na powierzchni filtra, która z kolei wychwytuje mniejsze cząsteczki. Najdrobniejsze cząsteczki mogą przechodzić przez warstwę placka, ale są następnie wychwytywane w porach filtra.

Opracowywane są również potencjalne nowe zastosowania pianki ceramicznej. Na przykład w przemyśle medycznym badane są możliwości zastosowania w celu stymulowania wzrostu kości tam, gdzie kości zostały usunięte, na przykład u pacjentów z rakiem. Rozważane są również bardzo małe segmenty pianki ceramicznej do stosowania w dostarczaniu leków do organizmu w miarę upływu czasu w procesie kontrolowanego uwalniania.