O que é espuma de cerâmica?

A espuma cerâmica é uma estrutura leve que consiste em uma pequena porcentagem de cerâmica muito porosa e uma alta porcentagem de poros preenchidos com gás. As espumas cerâmicas típicas são de 75 a 90% porosas, embora algumas sejam ainda mais porosas. Essas espumas têm propriedades valiosas do material que as tornam adequadas para uma variedade de aplicações de engenharia e outras.

A maioria das técnicas de fabricação para essa espuma geralmente envolve a impregnação de outra estrutura de espuma com pasta de cerâmica. Essa estrutura é então queimada em alta temperatura em um forno. A cerâmica endurece enquanto o calor do forno destrói a estrutura de base na qual foi construído.

Uma estrutura cerâmica leve e altamente porosa é assim criada como o produto final deste processo de fabricação. O material criado pode ter poros selados individualmente. Esse tipo de estrutura é conhecido como espuma de células fechadas. Quando os poros da espuma são interconectados por toda a estrutura, isso é chamado de espuma de célula aberta.

As características específicas da espuma específica criada dependem de uma variedade de fatores, mas essa classe de materiais é conhecida por certas propriedades comuns. A baixa condutividade térmica torna a espuma cerâmica particularmente útil como material isolante térmico. Sua capacidade de suportar choques térmicos relativamente grandes também o torna adequado para ambientes adversos, como aplicações industriais e aeronáuticas. A característica de alta porosidade dessas espumas significa que são materiais relativamente leves, úteis em aplicações onde o excesso de peso deve ser evitado.

Os ladrilhos usados ​​nos sistemas de proteção térmica dos ônibus espaciais dos Estados Unidos foram exemplos clássicos do uso de espuma cerâmica para essas propriedades. As naves espaciais que viajam entre a Terra e o espaço, durante o lançamento ou a reentrada, encontram mudanças extremas de temperatura enquanto passam pela atmosfera em alta velocidade. O isolamento dessas mudanças extremas era necessário para proteger os ônibus espaciais contra esse ambiente extremamente severo. No entanto, é muito caro e consome muita energia mover a massa para o espaço; portanto, o peso teve que ser reduzido ao mínimo. A natureza leve da espuma de cerâmica combinada com suas propriedades térmicas a tornou atraente para uso em alguns dos ladrilhos instalados na frota de ônibus espaciais.

Além de usar como material isolante, a espuma cerâmica também é comumente empregada em aplicações de filtração. Quando usado no refino de outros materiais, os filtros de espuma de cerâmica geralmente oferecem três modos de filtragem. Ao entrar em contato com a entrada do filtro, as partículas maiores que o tamanho dos poros são armazenadas na superfície do filtro, porque são muito grandes para passar. Esse material de backup forma uma camada, conhecida como camada de bolo, na superfície do filtro que, por sua vez, captura partículas menores. As partículas mais finas podem passar através da camada de bolo, mas são capturadas dentro dos poros do filtro.

Novos usos potenciais de espuma cerâmica também estão em desenvolvimento. Por exemplo, na indústria médica, está sendo estudado para possível uso estimular o crescimento ósseo onde os ossos foram removidos, como em pacientes com câncer. Segmentos muito pequenos de espuma cerâmica também estão sendo considerados para uso no fornecimento de medicamentos ao corpo ao longo do tempo, através de um processo de liberação controlada.