"Mikroporøs keramik" er et industrielt materiale, som man ofte støder på inden for industrien. Når nogen hører om mikroporøs keramik, er begrebet for nogle mennesker helt uforståeligt – hvad er det?
Historien bag udviklingen af mikroporøs keramik
Faktisk begyndte forskningen i global mikroporøs keramik allerede i 40'erne i det 20. århundrede, og efter en succesfuld implementering i mejeribranchen og drikkevareindustrien (vin, øl, cider) i Frankrig i starten af 80'erne, begyndte man at anvende det inden for spildevandsbehandling og andre tilsvarende felter.
I 2004 oversteg verdensmarkedets salg af porøse keramikker 10 milliarder amerikanske dollars, og deres markedsføring voksede med en årlig vækstrate på 35% på grund af den succesfulde anvendelse af mikroporøse keramikker inden for præcisionsfiltrering og separation.
Mikroporøse keramikker er ensartede porøse strukturer, hvilket er en ny type keramisk materiale, men også funktionelle strukturkeramikker. Som navnet antyder, er det en keramikmasse med et stort antal åbne eller lukkede mikroporer inde i eller på overfladen af keramikken. Mikroporerne i mikroporøse keramikker er meget små, og deres porestørrelse er generelt i mikron- eller submikronstørrelse, hvilket er næsten usynligt for det blotte øje. Mikroporøse keramikker er dog faktisk synlige i hverdagen, såsom keramikfilterelementet i vandrensemaskiner og atomiseringselementet i e-cigaretter.
Porøse keramikker kan klassificeres i forhold til dimensioner, fasekomposition og porestruktur (porestørrelse, poremorologi og poreforbindelse).
Efter størrelsen på porene opdeles de i: keramik med grove porer (porestørrelse > 500 μm), keramik med store porer (porestørrelse 100–500 μm), keramik med mellemstore porer (porestørrelse 10–100 μm), keramik med små porer (porestørrelse 1–50 μm), keramik med fine porer (porestørrelse 0,1–1 μm) og keramik med mikroporer. Efter porestrukturens opbygning kan porøse keramikker opdeles i keramik med en ensartet porøs struktur og keramik med en uensartet porøs struktur.
Mikroporøse keramikker er en ny type uorganisk ikke-metallisk filtermateriale. Mikroporøse keramikker består af tre dele: aggregatpartikler, bindemidler og porer. Materialerne omfatter kvartsand, korundum, aluminiumoxid (Al2O3), siliciumcarbid (SiC), mullit (2Al2O3-3SiO2) og keramiske partikler som aggregat, blandet med en vis mængde bindemiddel og poreformende stof. Efter højtemperaturbranding bestemmer aggregatpartiklerne, bindemidlet, det poreformende stof og deres forbindelsesforhold hovedkarakteristikkerne af keramikken, såsom porestørrelse, porøsitet og luftgennemtrængelighed. Aggregat og bindemidler udvælges i henhold til produktets anvendelsesformål. Aggregat kræver almindeligvis høj styrke, varmetålighed, korrosionsbestandighed, form tæt på kugleform (gør det let at danne filtreringsbetingelser), let granulering inden for et specificeret partikelstørrelsesområde og god tilhængelighed til bindemidler. Hvis aggregatets materiale og partikelstørrelse er ens og andre betingelser er ens, kan produktets porestørrelse, porøsitet, luftgennemtrængelighed og andre indikatorer opnå det ønskede formål.
Egenskaber ved mikroporøse keramikker
Porerne i porøse keramikker stammer fra to dele: en del stammer fra de interpartikulære hulrum, der opstår under sinterprocessen for pulverpartikler, og den anden del stammer fra porerne dannet af den porøse formgiver.
Porerne er jævnt fordelt, og mikroporøse keramikprodukter med den valgte porestørrelse kan produceres.
God kemisk stabilitet, modstandsdygtighed mod kemisk korrosion, undtagen mod hydrofluorsyre, koncentreret base; alle andre medier har fremragende korrosionsbestandighed. Ved valg af materialer og proceskontrol kan man fremstille mikroporøse keramikker, der er velegnede til forskellige korrosive miljøer, og som ikke reagerer kemisk med andre stoffer. Derfor forurenes væsken ikke af udvaskede stoffer og vil ikke forårsage sekundær forurening;
Høj temperaturmodstand, ingen fordampning af skadelige stoffer, god termisk stabilitet, ingen termisk deformation, blødning eller oxidation, kan anvendes ved -50~500°C.
Høj mekanisk styrke og stivhed, under pneumatisk, hydraulisk eller andre belastninger ændres hullets form og størrelse ikke;
Den har stærk fornyelsesevne og kan i høj grad genoprette den oprindelige filtreringskapacitet ved at skylle tilbage med væske eller gas, hvilket giver en lang levetid, og samtidig har den god antibakteriel ydeevne, som ikke let nedbrydes af bakterier.
God adsorptionsydelse, mikroporøse keramik, en porøs fast overfladeegenskab, gør at den har en stor indvendig overflade, dvs. stor overfladeenergi, og har derfor en stærk adsorptionskapacitet og kan adsorbere og filtrere utallige mikroskopiske partikler.
Den er ikke-forurenende, har en god ren tilstand, er ikke-toxisk og uden lugt, forårsager ikke frigivelse af fremmede stoffer og giver ikke anledning til sekundær forurening, og kan erstatte filtermaterialer som bomuldsstof, silkestof, plast, ædle metalnett m.m., og derved fjerne disse filtermaterialers ulemper.
Anvendelse af mikroporøse keramikker
Mikroporøse keramikker har fordelene adsorption, luftgennemtrængelighed, korrosionsbestandighed, miljøvenlighed, biokompatibilitet og unikke fysiske og kemiske egenskaber og anvendes bredt til filtrering af forskellige væsker, gasfiltrering samt fastholdelse af biologiske enzymsubstrater og biologisk kompatible substrater.
Udsigterne for udvikling og anvendelse af mikroporøse keramikker er meget gode, og det er blevet et nyt keramikmateriale, som mange forskningsinstitutioner og producenter i og uden for landet arbejder med at udvikle.
Udsigterne for markedet for udvikling og anvendelse af mikroporøse keramikker er meget brede, og det er blevet et nyt keramikmateriale, som mange forskningsinstitutioner og producenter i og uden for landet udvikler. I øjeblikket er det bredt anvendt i miljøbeskyttelse, energibesparelse, luftfart og rumfart, kemisk industri, petroleum, smeltning, fødevareindustri, farmaceutisk industri, biologi, medicin, avlssektoren og andre industrier, og har dermed markant forbedret produktkvaliteten og markedspositionen for disse industrier. Som gas-væskefiltrerings-, rensnings- og adskillelsesmaterialer, lydabsorberende og støddæmpende materialer, varmevekslermaterialer, kemiske fyldstoffer, biokeramikker og katalysatorbærere, adsorptionsmidler, biologiske implantater, særlige byggematerialer, kunstige organer og ildfaste materialer, sensormaterialer osv. er det blevet introduceret i mange discipliner og fagområder, hvilket har tiltrukket stor opmærksomhed fra globale materialvidenskaber.
Som en ny type keramik med et bredt anvendelsesområde og gode udviklingsmuligheder, er mikroporøse keramikker blevet et aktuelt emne, der tiltrækker opmærksomhed.
EN
