"Cerámicas microporosas" es un material industrial que se puede encontrar en muchos sectores. Cuando se menciona la cerámica microporosa, algunas personas pueden estar muy poco familiarizadas con este concepto, ¿qué es?
Historia del desarrollo de las cerámicas microporosas
De hecho, la investigación global sobre cerámicas microporosas comenzó en los años 40 del siglo XX y, después de promover con éxito su aplicación en las industrias láctea y de bebidas (vino, cerveza, sidra) en Francia a principios de los años 80 del siglo XX, comenzó a aplicarse también en el tratamiento de aguas residuales y otros campos relacionados.
En 2004, las ventas mundiales del mercado de cerámicas porosas superaron los 10.000 millones de dólares estadounidenses, y sus ventas de mercado se desarrollaron a una tasa de crecimiento anual del 35% debido a la exitosa aplicación de cerámicas microporosas en filtración y separación de precisión.
Las cerámicas microporosas son estructuras porosas uniformes microporosas, las cuales constituyen un nuevo tipo de material cerámico, pero también cerámicas estructurales funcionales. Como su nombre lo indica, se trata de un cuerpo cerámico con una gran cantidad de microporos abiertos o cerrados en su interior o en la superficie de la cerámica. Los microporos de las cerámicas microporosas son muy pequeños, y su tamaño de poro generalmente es de escala micrométrica o submicrométrica, prácticamente invisibles al ojo humano. Sin embargo, las cerámicas microporosas sí están presentes en la vida cotidiana, como el elemento filtrante cerámico utilizado en purificadores de agua y el elemento de atomización en cigarrillos electrónicos.
Las cerámicas porosas pueden clasificarse en función de sus dimensiones, composición de fases y estructura de los poros (tamaño de los poros, morfología de los poros y conectividad de los poros).
Según el tamaño de los poros, se dividen en: cerámicas porosas de poros gruesos (tamaño de poro > 500 μm), cerámicas porosas de poros grandes (tamaño de poro 100~500 μm), cerámicas porosas de poros medios (tamaño de poro 10~100 μm), cerámicas porosas de poros pequeños (tamaño de poro 1~50 μm), cerámicas porosas de poros finos (tamaño de poro 0,1~1 μm) y cerámicas porosas microporosas. Según la estructura de los poros, las cerámicas porosas pueden dividirse en cerámicas porosas con estructura porosa uniforme y cerámicas porosas con estructura porosa no uniforme.
Las cerámicas microporosas son un nuevo tipo de material filtrante inorgánico no metálico. Las cerámicas microporosas están compuestas por tres partes: partículas de agregado, aglomerantes y poros. Utilizan arena de cuarzo, corindón, alúmina (Al2O3), carburo de silicio (SiC), mulita (2Al2O3-3SiO2) y partículas cerámicas como agregados, mezclados con una cantidad determinada de aglomerante y agente formador de poros; después de ser sometidos a sinterización a alta temperatura, las partículas de agregado, los aglomerantes, los formadores porosos y sus condiciones de unión determinan el tamaño de poro, la porosidad, la permeabilidad al aire y otras características principales de la cerámica. Los agregados, al igual que los aglomerantes, se seleccionan según el propósito de uso del producto. Generalmente, los agregados deben tener alta resistencia, resistencia al calor, resistencia a la corrosión, forma cercana a la esférica (fácil de formar condiciones de filtración), fácil de granular dentro de un rango de tamaño de partícula especificado y buena afinidad con los aglomerantes. Si el sustrato y el tamaño de partícula del agregado son iguales, y las demás condiciones también, los indicadores del producto, como tamaño de poro, porosidad y permeabilidad al aire, pueden alcanzar el propósito ideal.
Características de las cerámicas microporosas
Los poros de las cerámicas porosas provienen de dos partes: una parte proviene de los espacios interparticulares dejados durante el proceso de sinterización de partículas en polvo, y la otra parte proviene de los poros formados por el agente formador de poros.
Los poros están distribuidos de manera uniforme, y se pueden producir productos cerámicos microporosos con el tamaño de poro seleccionado.
Buena estabilidad química, resistencia a la corrosión química, excepto frente al ácido fluorhídrico y álcalis concentrados, presentan excelente resistencia a la corrosión frente a todos los medios; mediante la selección de materiales y el control del proceso, pueden fabricarse cerámicas microporosas adecuadas para diversos ambientes corrosivos, y no reaccionan químicamente con otras sustancias, por lo que el fluido no se contamina con sustancias lixiviables y no causará contaminación secundaria;
Resistencia a altas temperaturas, sin volatilización de sustancias nocivas, buena estabilidad térmica, sin deformación térmica, ablandamiento u oxidación, pueden utilizarse a temperaturas entre -50 y 500°C.
Alta resistencia y rigidez mecánica, bajo cargas de esfuerzo neumático, hidráulico u otros, la forma y tamaño del orificio no cambiarán;
Tiene fuerte capacidad de renovación, y puede restaurar básicamente su capacidad original de filtración mediante un lavado inverso con líquido o gas, lo que le otorga una larga vida útil, y al mismo tiempo posee buenas propiedades antibacterianas, no siendo fácilmente degradado por bacterias.
Buenas propiedades de adsorción, cerámica microporosa, característica superficial de sólido poroso, lo que le otorga una gran superficie interna, es decir, alta energía superficial, por lo que tiene una fuerte capacidad de adsorción, pudiendo adsorber y filtrar una gran cantidad de partículas suspendidas minúsculas.
Es no contaminante, mantiene un buen estado limpio, es inodoro y no tóxico, no genera desprendimiento de partículas extrañas, ni causará contaminación secundaria, pudiendo reemplazar materiales filtrantes como telas de algodón, telas de seda, plásticos, mallas de metales preciosos, etc., eliminando los defectos de estos materiales filtrantes.
Aplicaciones de la cerámica microporosa
La cerámica microporosa tiene las ventajas de adsorción, permeabilidad al aire, resistencia a la corrosión, compatibilidad ambiental, biocompatibilidad y propiedades físicas y químicas únicas, y se utiliza ampliamente en la filtración de diversos líquidos, filtración de gases y fijación de portadores de enzimas biológicas y portadores de adaptabilidad biológica.
El panorama de mercado para el desarrollo y aplicación de cerámicas microporosas es muy amplio, y se ha convertido en un nuevo material cerámico desarrollado por muchas instituciones de investigación y fabricantes nacionales y extranjeras.
El mercado prospectivo para el desarrollo y aplicación de cerámicas microporosas es muy amplio, y se ha convertido en un nuevo material cerámico desarrollado por muchas instituciones de investigación y fabricantes nacionales y extranjeras. Actualmente, ya se utiliza ampliamente en industrias como medio ambiente, ahorro energético, aeroespacial, química, petróleo, metalurgia, alimentos, farmacéutica, biología, medicina, cría de animales, entre otras, mejorando considerablemente la calidad de los productos y la competitividad en el mercado. Como materiales para filtración y separación gas-líquido, purificación, absorción acústica y antivibraciones, intercambiadores de calor, rellenos químicos, biocerámicas, portadores de catalizadores, adsorbentes, materiales para implantes biológicos, materiales especiales para construcción, órganos artificiales, materiales refractarios, sensores y otros, han sido introducidos en múltiples disciplinas y campos, atrayendo una gran atención a nivel mundial por parte de la comunidad científica en materiales.
Como un nuevo tipo de cerámica con una amplia gama de usos y amplias perspectivas de desarrollo, las cerámicas microporosas se han convertido en un tema de gran interés.
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