Что такое керамическая пена?

Керамическая пена представляет собой легкую структуру, состоящую из небольшого процента очень пористой керамики и большого процента заполненных газом пор. Типичные керамические пены имеют пористость от 75 до 90%, хотя некоторые являются еще более пористыми. Такие пены имеют ценные свойства материала, которые делают их пригодными для различных технических и других применений.

Большинство технологий изготовления такой пены обычно включают в себя пропитку другой пенной структуры керамической суспензией. Эта структура затем обжигают при высокой температуре в печи. Керамика затвердевает, а тепло печи разрушает основную структуру, на которой она была построена.

Таким образом, создается легкая и высокопористая керамическая структура как конечный продукт этого производственного процесса. Созданный материал может иметь индивидуально запечатанные поры. Этот тип структуры известен как пена с закрытыми порами. Когда поры пены взаимосвязаны по всей структуре, это называется пена с открытыми порами.

Конкретные характеристики конкретной создаваемой пены зависят от множества факторов, но этот класс материалов известен определенными общими свойствами. Низкая теплопроводность делает керамическую пену особенно полезной в качестве теплоизоляционного материала. Его способность выдерживать относительно большие тепловые удары также делает его пригодным для работы в суровых условиях, таких как промышленные и авиационные применения. Характеристика высокой пористости этих пен означает, что они являются относительно легкими материалами, полезными в случаях, когда следует избегать избыточного веса.

Плитка, используемая в системах тепловой защиты космических челноков США, была классическим примером использования керамической пены для этих свойств. Космические корабли, путешествующие между Землей и космосом, во время запуска или повторного входа, сталкиваются с экстремальными изменениями температуры при прохождении через атмосферу с высокой скоростью. Изоляция от этих экстремальных изменений была необходима для защиты шаттлов от этой чрезвычайно суровой окружающей среды. Однако перемещение массы в космос очень дорого и энергоемко, поэтому вес нужно было сводить к минимуму. Легкая природа керамической пены в сочетании с ее тепловыми свойствами сделала ее привлекательной для использования в некоторых из плиток, установленных на челночном парке.

В дополнение к использованию в качестве изоляционного материала, керамическая пена также обычно используется в применениях фильтрации. При использовании в очистке других материалов пенокерамические фильтры обычно обеспечивают три режима фильтрации. При контакте с входом фильтра частицы, размер которых превышает размер пор, задерживаются на поверхности фильтра, потому что они слишком велики, чтобы проходить через них. Этот резервный материал образует слой, известный как слой кека, на поверхности фильтра, который, в свою очередь, захватывает более мелкие частицы. Самые мелкие частицы могут проходить через слой кека, но затем улавливаются в порах фильтра.

Потенциально новые применения керамической пены также находятся в разработке. Например, в медицинской промышленности его изучают на предмет возможного использования для стимуляции роста кости там, где кость была удалена, например у больных раком. Очень маленькие сегменты керамической пены также рассматриваются для использования для доставки лекарств в организм с течением времени посредством процесса контролируемого высвобождения.