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„Mikroporöse Keramiken“ sind ein Industriematerial, das in der Industrie überall zu finden ist. Wenn es um mikroporöse Keramiken geht, sind einige Menschen mit diesem Konzept sicherlich sehr unbekannt, was ist das?

Die Geschichte der Entwicklung mikroporöser Keramiken
Tatsächlich begann die Forschung zu globalen mikroporösen Keramiken in den 40er Jahren des 20. Jahrhunderts, und nachdem ihre Anwendung in der Milch- und Getränkeindustrie (Wein, Bier, Cider) in Frankreich Ende der 80er Jahre des 20. Jahrhunderts erfolgreich beworben wurde, begann man, sie in der Abwasserbehandlung und anderen entsprechenden Bereichen anzuwenden.
Im Jahr 2004 überschritten die weltweiten Verkäufe des Marktes für poröse Keramikprodukte 10 Milliarden US-Dollar, und die Marktentwicklung verzeichnete ein jährliches Wachstum von 35 % aufgrund der erfolgreichen Anwendung von mikroporösen Keramiken in der Präzisionsfiltration und Trennung.

Mikroporöse Keramiken sind einheitliche poröse Strukturen aus mikroporösem Porzellan. Sie stellen eine neue Keramikmaterialart dar, aber auch funktionale Strukturkeramiken. Wie der Name schon sagt, handelt es sich um einen keramischen Körper mit zahlreichen offenen oder geschlossenen Mikroporen im Inneren oder auf der Oberfläche der Keramik. Die Mikroporen von mikroporösen Keramiken sind äußerst klein, ihre Porengröße liegt im Allgemeinen im Mikrometer- oder Submikrometerbereich und ist dem bloßen Auge praktisch unsichtbar. Dennoch begegnen wir mikroporösen Keramiken im Alltag durchaus, beispielsweise als keramisches Filtersystem in Wasseraufbereitungsgeräten oder als Verdampferbauteil in E-Zigaretten.
Porelle Keramiken können hinsichtlich ihrer Abmessungen, Phasenzusammensetzung und Porenstruktur (Porengröße, Porenmorphologie und Porenverknüpfung) klassifiziert werden.

Je nach Größe der Poren werden sie eingeteilt in: Keramiken mit groben Poren (Porengröße > 500 μm), Keramiken mit großen Poren (Porengröße 100–500 μm), Keramiken mit mittleren Poren (Porengröße 10–100 μm), Keramiken mit kleinen Poren (Porengröße 1–50 μm), Keramiken mit feinen Poren (Porengröße 0,1–1 μm) und mikroporöse Keramiken. Nach der Struktur der Poren lassen sich poröse Keramiken außerdem unterteilen in solche mit gleichmäßiger Porenstruktur und solche mit ungleichmäßiger Porenstruktur.

Mikroporöse Keramik ist eine neue Art von anorganischen, nichtmetallischen Filtermaterialien. Mikroporöse Keramik besteht aus Aggregatpartikeln, Bindemitteln, Poren und weiteren drei Bestandteilen. Dabei werden Quarzsand, Korund, Aluminiumoxid (Al2O3), Siliziumkarbid (SiC), Mullit (2Al2O3-3SiO2) und keramische Partikel als Aggregate verwendet, die mit einer bestimmten Menge Binder sowie einem Poren bildenden Zusatzstoff vermischt und anschließend bei hohen Temperaturen gebrannt werden. Die Aggregate, das Bindemittel, die porösen Zusatzstoffe sowie deren Verbindungsbedingungen bestimmen die Porengröße, Porosität, Luftdurchlässigkeit und weitere wesentliche Eigenschaften der Keramik. Sowohl die Aggregate als auch die Binder werden entsprechend dem vorgesehenen Produktverwendungszweck ausgewählt. Die Aggregate müssen in der Regel eine hohe Festigkeit, Widerstandsfähigkeit gegen Hitze und Korrosion aufweisen, eine annähernd kugelförmige Gestalt besitzen (damit leicht Filterbedingungen entstehen), innerhalb eines vorgegebenen Partikelgrößenbereichs gut granulierbar sein und eine gute Affinität zu den Bindemitteln aufweisen. Sind das Aggregatsubstrat und die Partikelgröße identisch und alle anderen Bedingungen gleich, so können die Porengröße, Porosität, Luftdurchlässigkeit und andere Kennwerte des Produkts den idealen Verwendungszweck erreichen.

Eigenschaften mikroporöser Keramiken
Die Poren poröser Keramiken stammen aus zwei Bestandteilen: Ein Teil entsteht durch die zwischen den Partikeln verbleibenden Hohlräume während des Sinterprozesses der Pulverpartikel, der andere Teil entsteht durch die Poren, die vom Porenformer gebildet werden.
Die Poren sind gleichmäßig verteilt, und mikroporöse Keramikprodukte mit ausgewählter Porengröße können hergestellt werden.
Gute chemische Stabilität, chemische Korrosionsbeständigkeit. Abgesehen von Flusssäure und konzentrierter Lauge weisen alle Medien eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit auf. Durch die Auswahl geeigneter Materialien und Prozesskontrolle können mikroporöse Keramiken hergestellt werden, die für verschiedene korrosive Umgebungen geeignet sind. Zudem treten keine chemischen Reaktionen mit anderen Substanzen auf, sodass die Flüssigkeit nicht durch Auslaugbares verunreinigt wird und keine Sekundärverschmutzung entsteht.
Hohe Temperaturbeständigkeit, keine Freisetzung schädlicher Substanzen, gute thermische Stabilität, keine thermische Verformung, kein Weichwerden oder Oxidation; ein Einsatzbereich von -50 °C bis 500 °C ist möglich.
Hohe mechanische Festigkeit und Steifigkeit, auch unter pneumatischen, hydraulischen oder anderen Belastungen verändert sich Form und Größe des Lochs nicht;
Es hat eine starke Erneuerbarkeit und kann die ursprüngliche Filterkapazität nahezu vollständig durch Rückspülung mit Flüssigkeit oder Gas wiederherstellen, wodurch es eine lange Lebensdauer besitzt. Gleichzeitig weist es gute antibakterielle Eigenschaften auf und lässt sich durch Bakterien kaum abbauen.
Gute Adsorptionsleistung, mikroporöse Keramik weist eine poröse Oberflächenstruktur auf, wodurch sie eine große innere Oberfläche, also eine hohe Oberflächenenergie besitzt. Dadurch hat sie eine starke Adsorptionskapazität und kann zahlreiche winzige Schwebstoffe adsorbieren und filtern.
Es ist umweltfreundlich, weist einen sauberen Zustand auf, ist ungiftig und geruchlos, lösen sich keine Fremdstoffe ab und verursacht keine Sekundärverschmutzung. Es kann herkömmliche Filtermaterialien wie Baumwollstoffe, Seidenstoffe, Kunststoffe oder Edelmetallgewebe ersetzen und die Nachteile dieser Filtermaterialien beseitigen.

Anwendungen von mikroporösen Keramiken
Mikroporöse Keramiken weisen die Vorteile von Adsorption, Luftdurchlässigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Umweltverträglichkeit, biologischer Verträglichkeit sowie einzigartiger physikalischer und chemischer Eigenschaften auf und werden weit verbreitet bei der Filtration verschiedenster Flüssigkeiten, Gasfiltration sowie bei der Fixierung von biologischen Enzymträgern und biologisch kompatiblen Trägern eingesetzt.
Die Marktperspektiven für die Entwicklung und Anwendung mikroporöser Keramiken sind äußerst vielversprechend, und sie haben sich zu einem neuen keramischen Material entwickelt, an dem viele Forschungsinstitute und Hersteller im In- und Ausland intensiv arbeiten.

Die Marktperspektive für die Entwicklung und Anwendung von mikroporösen Keramiken ist sehr weit gefasst, und sie sind zu einem neuen keramischen Material geworden, an dem viele Forschungsinstitute und Hersteller im In- und Ausland arbeiten. Derzeit finden sie bereits breite Anwendung in Umweltschutz, Energiesparmaßnahmen, Luft- und Raumfahrt, Chemie, Erdöl, Metallurgie, Lebensmittelindustrie, Pharmazie, Biologie, Medizin, Zucht sowie anderen Branchen, wodurch die Produktqualität und Wettbewerbsfähigkeit auf dem Markt dieser Industrien erheblich verbessert wurden. Als Materialien für Gas-Flüssigkeitsfiltration, Reinigung und Trennung, Schallabsorption und Stoßdämpfung, Wärmetauscher, chemische Füllstoffe, Biokeramiken und Katalysatorträger, Adsorbentien, biologische Implantatmaterialien, spezielle Baustoffe, künstliche Organe sowie feuerfeste Materialien, Sensormaterialien usw. sind sie in vielen Fachdisziplinen und Bereichen eingeführt worden und haben dadurch großes Interesse aus der weltweiten Materialforschung gewonnen.
Als eine neue Art von Keramik mit vielfältigen Anwendungen und breiten Entwicklungsperspektiven sind mikroporöse Keramiken zu einem vielbeachteten Forschungsthema geworden.