ژنراتور اوزون

"سرامیک ریز متخلخل" یک ماده صنعتی است که در صنایع مختلف به طور گسترده‌ای استفاده می‌شود. وقتی از سرامیک ریز متخلخل صحبت می‌شود، برخی افراد ممکن است با این مفهوم آشنا نباشند، این ماده چیست؟

تاریخچه توسعه سرامیک ریز متخلخل
در واقع، تحقیقات جهانی در مورد سرامیک ریز متخلخل از دهه 40 قرن بیستم آغاز شد و پس از موفقیت در اجرای آن در صنایع لبنیاتی و نوشیدنی‌ها (شراب، آبجو، سایدر) در فرانسه در اوایل دهه 80 قرن بیستم، این ماده در زمینه‌های دیگری مانند تصفیه فاضلاب و سایر کاربردهای مرتبط به کار گرفته شد.
در سال ۲۰۰۴، فروش بازار جهانی سرامیک‌های متخلخل از ۱۰ میلیارد دلار آمریکا فراتر رفت و فروش آنها با رشدی سالانه ۳۵ درصد به دلیل کاربرد موفق سرامیک‌های ریز متخلخل در فیلتراسیون و جداسازی دقیق توسعه یافت.

سرامیک‌های ریز متخلخل ساختارهای متخلخل یکنواختی هستند که یک نوع جدید از ماده سرامیکی محسوب می‌شوند و همچنین سرامیک‌های سازه‌ای عملی هستند. به طوری که از نامشان پیداست، این سرامیک‌ها دارای تعداد زیادی منافذ باز یا بسته در داخل یا روی سطح سرامیک می‌باشند. منافذ سرامیک‌های ریز متخلخل بسیار کوچک هستند و اندازه منافذ آنها معمولاً در حد میکرون یا زیر میکرون است که تقریباً با چشم غیر مسلح دیده نمی‌شود. با این حال سرامیک‌های ریز متخلخل در زندگی روزمره دیده می‌شوند، مانند عنصر فیلتر سرامیکی که در دستگاه‌های تصفیه آب استفاده می‌شود و عنصر اتمیزه در سیگارهای الکترونیکی.
چینی‌های متخلخل را می‌توان از نظر ابعاد، ترکیب فازی و ساختار منفذ (اندازه منفذ، شکل منفذ و اتصال منفذ) طبقه‌بندی کرد.

بر اساس اندازه منفذ، به انواع زیر تقسیم می‌شود: چینی متخلخل با منافذ درشت (اندازه منفذ > 500 میکرومتر)، چینی متخلخل با منافذ بزرگ (اندازه منفذ 100 تا 500 میکرومتر)، چینی متخلخل با منافذ متوسط (اندازه منفذ 10 تا 100 میکرومتر)، چینی متخلخل با منافذ کوچک (اندازه منفذ 1 تا 50 میکرومتر)، چینی متخلخل با منافذ ریز (اندازه منفذ 0.1 تا 1 میکرومتر) و چینی متخلخل با منافذ خیلی ریز. بر اساس ساختار منافذ، چینی‌های متخلخل را می‌توان به چینی‌های متخلخل با ساختار منفذ یکنواخت و چینی‌های متخلخل با ساختار منفذ غیریکنواخت تقسیم کرد.

سرامیک‌های ریز حفره، نوعی جدید از مواد فیلتر غیرفلزی معدنی هستند، سرامیک‌های ریز حفره از ذرات تشکیل‌دهنده، چسب‌ها، حفره‌ها و سه قسمت دیگر تشکیل شده‌اند، با استفاده از ماسه کوارتز، کوروندوم، آلومینا (Al2O3)، سیلیکون کاربید (SiC)، مولیت (2Al2O3-3SiO2) و ذرات سرامیک به عنوان تشکیل‌دهنده، مخلوط شده با مقدار مشخصی چسب و عامل متخلخل‌کننده، پس از پخت در دمای بالا، ذرات تشکیل‌دهنده، چسب‌ها، عوامل متخلخل‌کننده و شرایط پیوند آن‌ها، اندازه حفره‌ها، درصد تخلخل، نفوذپذیری هوا و سایر ویژگی‌های اصلی سرامیک را تعیین می‌کنند. تشکیل‌دهنده‌ها، مانند چسب‌ها، بسته به منظور استفاده از محصول انتخاب می‌شوند. معمولاً از تشکیل‌دهنده‌ها این خواسته می‌شود که استحکام بالا، مقاومت در برابر گرما و خوردگی، شکل نزدیک به کروی (برای شرایط فیلتراسیون آسان)، قابلیت گرانوله شدن در محدوده اندازه مشخص شده و همچنین سازگاری خوب با چسب‌ها را داشته باشند. اگر زمینه و اندازه ذرات تشکیل‌دهنده یکسان باشد و سایر شرایط نیز یکسان باشند، اندازه حفره‌ها، درصد تخلخل، نفوذپذیری هوا و سایر شاخص‌های محصول می‌توانند به هدف ایده‌آل دست یابند.

ویژگی‌های سرامیک‌های متخلخل
منافذ سرامیک‌های متخلخل از دو بخش تشکیل شده‌اند: یک بخش از فضاهای بین ذرات باقی‌مانده در طی فرآیند سینتر کردن ذرات پودری ناشی می‌شود و بخش دیگر از منافذ ایجاد شده توسط ماده متخلخل‌کننده به وجود می‌آید.
منافذ به‌صورت یکنواخت پخش شده‌اند و می‌توان محصولات سرامیکی با اندازه منفذ انتخابی تولید کرد.
پایداری شیمیایی خوب، مقاومت در برابر خوردگی شیمیایی، به‌جز اسید هیدروفلوئوریک و قلیایی غلیظ، تمام محیط‌ها دارای مقاومت بسیار خوب در برابر خوردگی هستند، از طریق انتخاب مواد و کنترل فرآیند، می‌توان سرامیک‌های متخلخل مناسب برای محیط‌های خورنده مختلف تولید کرد، همچنین با سایر مواد واکنش شیمیایی نمی‌دهند، بنابراین مایعات توسط مواد شسته‌شونده آلوده نمی‌شوند و ایجاد آلودگی ثانویه نمی‌کنند.
مقاومت در برابر دمای بالا، فرار نکردن مواد ضررآمیز، پایداری حرارتی خوب، بدون تغییر شکل حرارتی، نرم شدن، اکسیداسیون، قابل استفاده در دمای -50 تا 500 درجه سانتی‌گراد.
استحکام و سفتی مکانیکی بالا، تحت بارهای استرس نیوماتیکی، هیدرولیکی یا سایر، شکل و اندازه سوراخ تغییر نمی‌کند.
قابلیت تجدید بسیار خوبی دارد و تقریباً می‌تواند از طریق شستشوی معکوس با مایع یا گاز، ظرفیت فیلتراسیون اولیه را بازیابی کند، بدین ترتیب عمر مفید طولانی داشته باشد، همچنین عملکرد ضد باکتری خوبی دارد و به راحتی توسط باکتری‌ها تخریب نمی‌شود.
عملکرد جذب سطحی خوب، سرامیک‌های ریز متخلخل، ویژگی سطح جامد متخلخل، باعث می‌شود دارای سطح داخلی بزرگی باشد، یعنی انرژی سطحی بالایی داشته باشد، بنابراین ظرفیت جذب قوی دارد و قادر است ذرات معلق بسیار ریز را جذب و فیلتر کند.
غیر آلاینده است، وضعیت تمیزی خوبی دارد، سمی و بی‌بو است، باعث نمی‌شود مواد خارجی از آن جدا شوند و آلودگی ثانویه ایجاد نمی‌کند، و می‌تواند مواد فیلتری مانند پارچه‌های پنبه‌ای، ابریشم، پلاستیک، توری فلزات گران‌بها و غیره را جایگزین کند و معایب این مواد فیلتری را برطرف کند.

کاربردهای سرامیک‌های ریزمتخلخل
سرامیک‌های ریزمتخلخل دارای مزایایی چون جذب‌پذیری، نفوذپذیری هوا، مقاومت در برابر خوردگی، سازگاری زیستی، سازگاری با محیط زیست، و خواص فیزیکی و شیمیایی منحصر به فرد هستند و به طور گسترده در فیلتراسیون مایعات مختلف، فیلتراسیون گازها، و ثابت‌کننده‌های زیست‌فعال آنزیمی و حامل‌های سازگار با بدن نیز کاربرد دارند.
چشم‌انداز بازار برای توسعه و کاربرد سرامیک‌های ریزمتخلخل بسیار گسترده است و این ماده به یکی از مواد سرامیکی جدید تبدیل شده است که توسط بسیاری از مراکز تحقیقاتی و شرکت‌های سازنده داخلی و خارجی مورد توجه قرار گرفته است.

چشم‌انداز بازار برای توسعه و کاربرد سرامیک‌های متخلخل بسیار گسترده است و این ماده سرامیکی جدید توسط بسیاری از موسسات تحقیقاتی و تولیدکنندگان داخلی و خارجی توسعه یافته است. در حال حاضر، این ماده به‌طور گسترده در صنایع مختلفی مانند محیط زیست، صرفه‌جویی در انرژی، هوانوردی و فضانوردی، شیمی، نفت، فلزکاری، مواد غذایی، داروسازی، بیولوژی، پزشکی، پرورش دام و گیاهان کاربرد دارد و کیفیت محصولات و قدرت رقابتی بازار این صنایع را به‌طور چشمگیری افزایش داده است. این سرامیک‌ها به عنوان موادی برای فیلتراسیون و تفکیک گاز-مایع، پاکسازی، جذب صدا و لرزه، مواد مبدل حرارتی، پرکننده‌های شیمیایی، سرامیک‌های زیستی و حامل کاتالیزورها، جاذب‌ها، مواد ایمپلنت‌های بیولوژیکی، مواد دیواری خاص، اندام‌های مصنوعی و مواد نسوز، مواد سنسورها و غیره، در بسیاری از رشته‌ها و زمینه‌های علمی معرفی شده‌اند و توجه بسیاری از متخصصان مواد سراسر جهان را به خود جلب کرده‌اند.
به عنوان یک نوع جدید از سرامیک با کاربردهای متنوع و آینده‌ای روشن، سرامیک‌های ریز حفره به یک موضوع داغ توجه تبدیل شده‌اند.