Vad är keramisk skum?
Keramiskt skum är en lätt struktur som består av en liten andel mycket porös keramik och en hög andel gasfyllda porer. Typiska keramiska skum är 75 till 90% porösa, även om vissa är ännu mer porösa. Sådana skum har värdefulla materialegenskaper som gör dem lämpliga för en mängd tekniska och andra applikationer.
De flesta tillverkningstekniker för sådant skum involverar i allmänhet impregnering av en annan skumstruktur med keramisk uppslamning. Denna struktur avfyras sedan vid hög temperatur i en ugn. Keramiken härdar medan ugnsvärmen förstör basstrukturen som den byggdes på.
En lätt och mycket porös keramisk struktur skapas därmed som den slutliga produkten i denna tillverkningsprocess. Det skapade materialet kan ha individuellt förseglade porer. Denna typ av struktur kallas skum med slutna celler. När porerna i skummet är sammankopplade i hela strukturen kallas det skum med öppen cell.
De speciella egenskaperna hos det speciella skum som skapas beror på olika faktorer, men denna klass av material är känd för vissa vanliga egenskaper. Låg värmeledningsförmåga gör keramisk skum särskilt användbar som värmeisolerande material. Dess förmåga att motstå relativt stora termiska stötar gör det också lämpligt för hårda miljöer som industriella och luftfartsapplikationer. Den höga porositeten som kännetecknar dessa skum betyder att de är relativt lätta material som är användbara i applikationer där övervikt måste undvikas.
Kakel som använts i värmeskyddssystemen i USA: s rymdfärjor var klassiska exempel på användning av keramisk skum för dessa egenskaper. Rymdfarkoster som reser mellan jorden och rymden, antingen under lansering eller återinträde, möter extrema temperaturförändringar medan de passerar genom atmosfären i hög hastighet. Isolering från dessa extrema förändringar var nödvändig för att skydda transport från denna extremt hårda miljö. Det är mycket dyrt och energikrävande att flytta massa ut i rymden, så vikten måste hållas till ett minimum. Den lätta karaktären hos keramisk skum i kombination med dess termiska egenskaper gjorde det attraktivt för användning i några av de plattor som installerats på skyttelparken.
Förutom användning som isoleringsmaterial används keramiskt skum också vanligtvis i filtreringsapplikationer. När de används vid förädling av andra material tillhandahåller keramiska skumfilter i allmänhet tre filtreringssätt. Vid kontakt med filtrets inlopp säkerhetskopieras partiklar större än porstorleken på filterytan eftersom de är för stora för att passera igenom. Detta säkerhetskopierade material bildar ett skikt, känt som kakaskiktet, på ytan av filtret som i sin tur fångar mindre partiklar. De finaste partiklarna kan passera genom kakskiktet men fångas sedan in i filterens porer.
Potentiella nya användningar av keramisk skum är också under utveckling. Till exempel studeras det inom den medicinska industrin för möjlig användning för att stimulera benväxt där ben har tagits bort, till exempel hos cancerpatienter. Mycket små segment av keramiskt skum beaktas också för användning vid leverans av läkemedel till kroppen över tid genom en kontrollerad frisättningsprocess.