مولد الأوزون

"الخزف ذو المسام الدقيقة" هو مادة صناعية موجودة في كل مكان في الصناعة. عندما يُذكر الخزف ذو المسام الدقيقة، قد يكون بعض الناس غير مألوفين مع هذا المفهوم، ما هو بالضبط؟

تاريخ تطور الخزف ذو المسام الدقيقة
في الواقع، بدأ البحث العالمي على الخزف ذو المسام الدقيقة في الأربعينيات من القرن العشرين، ثم بعد تطبيقه بنجاح في صناعات الألبان والمشروبات (الخمور، البيرة، عصير التفاح) في فرنسا في أوائل الثمانينيات من القرن العشرين، بدأ استخدامه في مجالات معالجة مياه الصرف الصحي والتطبيقات الأخرى ذات الصلة.
في عام 2004، تجاوزت مبيعات سوق السيراميك المسامي العالمي 10 مليار دولار أمريكي، وتطورت مبيعاتها في السوق بمعدل نمو سنوي بلغ 35% بفضل التطبيق الناجح للسيراميك المسامي الدقيق في الترشية والفصل الدقيق.

السيراميك المسامي الدقيق هو نوع جديد من مواد السيراميك، كما يُعرف أيضًا باسم السيراميك الهيكلي الوظيفي، ويتميز ببنية مسامية دقيقة وموزعة بشكل متساوٍ. وببساطة كما يوحي اسمه، فهو جسم سيراميكي يحتوي على عدد كبير من المسام الدقيقة المفتوحة أو المغلقة داخل السيراميك أو على سطحه، ويكون حجم هذه المسام صغيرة جدًا، وعادة ما يكون قياسها على مستوى الميكرون أو دون الميكرون، بحيث لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة. ومع ذلك، فإن للسيراميك المسامي الدقيق وجود في الحياة اليومية، مثل عنصر الفلتر السيراميكي المستخدم في أجهزة تنقية المياه، وعنصر التبخير في السجائر الإلكترونية.
يمكن تصنيف السيراميك المسامي من حيث الأبعاد والتركيب الطوري وبنية المسام (حجم المسام وشكل المسام واتصال المسام).

وبحسب حجم المسام، ينقسم إلى: سيراميك مسامي ذو مسام خشنة (حجم المسام > 500 ميكرومتر)، وسيراميك مسامي ذو مسام كبيرة (حجم المسام 100~500 ميكرومتر)، وسيراميك مسامي ذو مسام متوسطة (حجم المسام 10~100 ميكرومتر)، وسيراميك مسامي ذو مسام صغيرة (حجم المسام 1~50 ميكرومتر)، وسيراميك مسامي ذو مسام دقيقة (حجم المسام 0.1~1 ميكرومتر)، وسيراميك مسامي ذو مسام مجهرية. وبحسب بنية المسام، يمكن تقسيم السيراميك المسامي إلى سيراميك مسامي ذي بنية مسامية موحدة وسيراميك مسامي ذي بنية مسامية غير موحدة.

السيراميك المسامي الدقيق هو نوع جديد من مواد الترشيح غير المعدنية اللافلزية، ويتكوّن السيراميك المسامي الدقيق من ثلاث أجزاء هي: جسيمات الخامة (الركام)، المادة الرابطة، والمسام. ويتم استخدام كوارتز الرمل، والألومينا (Al2O3)، وكربيد السيليكون (SiC)، والموليت (2Al2O3-3SiO2)، بالإضافة إلى جسيمات السيراميك كركام، ويتم خلطها مع كمية محددة من المادة الرابطة وعامل تشكيل المسام، ثم تُخبز عند درجات حرارة عالية. وتتحدد خصائص السيراميك الرئيسية مثل حجم المسام، والنفاذية الهوائية، ونسبة المسامية بناءً على نوع جسيمات الركام، والمادة الرابطة، وعامل تشكيل المسام وظروف الترابط بينها. وتُختار المواد الركامية والمُثبتات وفقًا لغرض استخدام المنتج. وعادةً ما يُشترط أن تمتلك المواد الركامية مقاومة عالية، ومقاومة للحرارة والتأكل، وأن تكون قريبة من الشكل الكروي (لتسهيل تشكيل ظروف الترشيح)، وبإمكانيّة تكويرها ضمن نطاق حجم جسيمات محدد، إضافة إلى امتلاكها تجانسًا جيدًا مع المواد الرابطة. وفي حال تساوي نوع الركام وحجم الجسيمات، وتحقيق باقي الشروط، يمكن تحقيق مقاييس المنتج من حجم المسام، والنفاذية الهوائية، ونسبة المسامية التي تتوافق مع الأهداف المثالية.

خصائص السيراميك المسامي
تتكون مسام السيراميك المسامي من جزأين: أحدهما ناتج عن الفراغات بين الجسيمات المتبقية أثناء عملية التلبيد لجسيمات المسحوق، والجزء الآخر ناتج عن المسام التي تشكلها المادة المسامية.
المسام موزعة بشكل متساوٍ، ويمكن إنتاج منتجات سيراميك مسامي ذات حجم مسام محدد.
تتميز باستقرار كيميائي جيد ومقاومة للتآكل الكيميائي، باستثناء حمض الهيدروفلوريك والقلويات المركزية، حيث تتمتع بمقاومة ممتازة لجميع الوسائط الأخرى، ويمكن من خلال اختيار المواد والتحكم في العملية إنتاج سيراميك مسامي مناسب لجميع البيئات التآكلية المختلفة، كما أنها لا تتفاعل كيميائيًا مع مواد أخرى، وبالتالي لا يُلوث السائل بواسطة مواد قابلة للانحلال ولا تسبب تلوثًا ثانويًا.
مقاومة عالية للحرارة، ولا تتطاير مواد ضارة، واستقرار حراري جيد، ولا تشوه حراري أو طراوة أو أكسدة، ويمكن استخدامها في نطاق درجات حرارة من -50 إلى 500 درجة مئوية.
قوة ميكانيكية وصلابة عالية، تحت تأثير الأحمال الهوائية أو الهيدروليكية أو أي إجهادات أخرى، لا يتغير شكل وحجم الثقب.
تمتاز بإمكانية التجدد القوية، ويمكنها استعادة قدرتها الأصلية على الترشيح بشكل أساسي عن طريق الغسيل العكسي باستخدام السوائل أو الغاز، مما يمنحها عمرًا افتراضيًا طويلًا، كما تمتلك أداءً جيدًا مضادًا للبكتيريا، ولا يسهل تحللها بواسطة البكتيريا.
أداء امتصاصي جيد، حيث تمتلك السيراميكات المجوفة خاصية السطح الصلب المسامي، ما يمنحها مساحة سطح داخلية كبيرة، أي طاقة سطحية كبيرة، وبالتالي قدرة امتصاص قوية يمكنها امتصاص وترشيح كميات كبيرة من الجسيمات المعلقة الدقيقة.
غير ملوثة، وتحافظ على حالة نظيفة جيدة، وغير سامة وعديمة الرائحة، ولا تسبب تساقط مواد غريبة، ولا تؤدي إلى تلوث ثانوي، ويمكن استخدامها كبديل لمواد الترشيح مثل الأقمشة القطنية والأقمشة الحريرية والبلاستيك وشبكات المعادن الثمينة، مما يلغي عيوب هذه مواد الترشيح.

تطبيقات السيراميك المسامي
يتمتع السيراميك المسامي بمزايا الامتصاص والتسرب الهوائي والمقاومة للتآكل والتوافق البيئي والتوافق الحيوي، كما يمتلك خصائص فيزيائية وكيميائية فريدة، ويُستخدم على نطاق واسع في ترشيح السوائل المختلفة وترشيح الغازات وإصلاح الأنزيمات الحيوية ودعم المواد القابلة للتطبيق الحيوي.
إن آفاق السوق الخاصة بتطوير تطبيقات السيراميك المسامي واسعة للغاية، وقد أصبح مادة سيراميكية جديدة تركز عليها المؤسسات البحثية وشركات التصنيع المحلية والدولية.

إن آفاق السوق لتطوير تطبيقات السيراميك المسامي واسعة للغاية، وقد أصبح مادة سيراميكية جديدة تتطور بسرعة من قبل العديد من المؤسسات البحثية وشركات التصنيع المحلية والدولية. وهو حالياً قيد الاستخدام الواسع في مجالات الحماية البيئية وترشيد استهلاك الطاقة والفضاء الجوي والصناعات الكيماوية والنفطية والصهر والصناعات الغذائية والأدوية والبيولوجيا والطب وتربية الأحياء وغيرها، مما يحسن بشكل كبير من جودة المنتجات ويزيد من قدرتها التنافسية في السوق. ويستخدم هذا النوع من السيراميك في تطبيقات الترشيح والتنقية والتخلص من الغازات والسوائل، وامتصاص الصوت والاهتزاز، ومواد المبادلات الحرارية، والمواد الكيميائية الملء، والسيراميك الحيوي، ومواد دعم المحفزات، والامتصاص، وزرع المواد الحيوية، والمواد الجدارية الخاصة، وتصنيع الأعضاء الاصطناعية والمواد الحرارية والمقاومة للحرارة، ومواد الاستشعار وغيرها، وهو مُقدّم في العديد من التخصصات والمجالات، مما لفت انتباهاً كبيراً من قبل تخصصات المواد على مستوى العالم.
باعتبارها نوعًا جديدًا من السيراميك تتمتع بتطبيقات واسعة وآفاق تطوير واسعة، أصبحت السيراميك المسامية الدقيقة موضوعًا ساخنًا يلفت الانتباه.