"Mikroporeinen keraamia" on teollisuudessa yleisesti käytetty materiaali, jota käytetään teollisuudessa laajasti. Mikroporeiseen keraamiaan liittyvä käsite saattaa joillekin ihmisille olla täysin tuntematon – mitä se oikein on?
Mikroporeisen keraamian kehityksen historia
Kansainvälistä mikroporeisen keraamian tutkimusta on tehty jo 1900-luvun 40-luvulta alkaen. Sen soveltamista edistettiin onnistuneesti ranskalaisessa maito- ja juomateollisuudessa (viini, olut, omenameti) 1980-luvun alussa, minkä jälkeen sitä alettiin käyttää jäteveden käsittelyssä ja muihin vastaaviin sovellusalueisiin.
Vuonna 2004 maailman huokoinen keraaminen markkinoiden myynti ylitti 10 miljardia Yhdysvaltain dollaria, ja niiden markkinoiden myynti kehittyi 35 %:n vuotuisella kasvuvauhdilla mikrohuokosten keraamisten onnistuneen käytön ansiosta tarkassa suodatuksessa ja erotuksessa.
Mikrohuokoinen keraaminen ovat yhtenäisiä huokoisia rakenteita mikrohuokosta huokoisesta keraamisesta, joka on uusi tyyppi keraamista materiaalia, mutta myös toiminnallinen rakenteellinen keraaminen, kuten nimestä voi päätellä, on keraaminen kappale, jossa on runsaasti aukkoja tai suljettuja mikrohuokosia keraamisen sisällä tai pinnalla, mikrohuokosten keraamisten huokosten koko on yleensä mikronin tai alimikronin suuruinen, mikä on periaatteessa näkymätön paljaalla silmällä. Mikrohuokoinen keraaminen on kuitenkin itse asiassa nähtävissä arjessa, kuten vedenpuhdistimien keraamiset suodin elementit ja atomisaatioelementti sähkötupakanpiipot.
Huokoiset keraamiset aineet voidaan luokitella mittojen, faasikoostumuksen ja huokosrakenteen (huokosten koko, huokosten muoto ja huokosten yhteydet) mukaan.
Huokosten koon mukaan ne jaetaan seuraaviin kategorioihin: karkeahuokoiseen keraamiseen (huokosen koko > 500 μm), suurihuokoiseen keraamiseen (huokosen koko 100–500 μm), keskikokoiseen huokoiseen keraamiseen (huokosen koko 10–100 μm), pienihuokoiseen keraamiseen (huokosen koko 1–50 μm), hienohuokoiseen keraamiseen (huokosen koko 0,1–1 μm) ja mikrohuokoiseen keraamiseen. Huokosten rakenteen mukaan huokoiset keraamiset aineet voidaan jakaa yhtenäiseen huokosrakenteeseen ja epäyhtenäiseen huokosrakenteeseen.
Mikroporaiset keraamiset aineet ovat uusi tyyppi epäorgaanisia ei-metallisia suodatinmateriaaleja. Mikroporaiset keraamiset aineet koostuvat kolmesta osasta: aggregaattijauheista, sideaineista ja huokosista. Näissä käytetään aggregaattina esimerkiksi kvartsihiekkaa, rubiinia, alumiinia (Al2O3), titaanipunaa (SiC), mulittiittiä (2Al2O3-3SiO2) ja keraamisia partikkeleita, joita sekoitetaan tiettyyn määrään sideainetta ja huokosien muodostajaa, jonka jälkeen massa kypsytetään korkeassa lämpötilassa. Aggregaattijauheet, sideaineet, huokosmuodostimet ja niiden liitosehdot määrittävät keraamisten materiaalien huokoskoon, huokosuuden, ilmanläpäisevyyden ja muut tärkeät ominaisuudet. Aggregaattien ja sideaineiden käyttö määräytyy tuotteen käyttötarkoituksen mukaan. Aggregaateilta vaaditaan yleensä korkea lujuus, kuumuuskestävyys, korroosionkestävyys, pyöreähkö muoto (helpottaa suodatusominaisuuksien syntymistä), helppo jauhamiskyky tietyn kokoiseksi partikkeliksi ja hyvä yhteensopivuus sideaineen kanssa. Jos aggregaatin pohja-aine ja partikkelikoko ovat samat sekä muut ehdot ovat samanlaiset, voidaan tuotteen huokoskoon, huokosuuden, ilmanläpäisevyyden ja muiden indikaattoreiden saavuttaa tavoiteltu taso.
Mikroporomaiden keraamisten materiaalien ominaisuudet
Huokoisten keraamisten materiaalien huokoset muodostuvat kahdesta osatekijästä: toinen osa jää jäljelle keraamisen aineen sintrausprosessin aikana hiukkasten väliin, ja toinen osa muodostuu huokosmuodostajan vaikutuksesta syntyvistä huokosista.
Huokoset ovat tasaisesti jakautuneet, ja voidaan valmistaa mikroporomaisia keraamisia tuotteita, joiden huokoskoot vastaavat valittuja mittoja.
Hyvä kemiallinen stabiilisuus, kemiallista korroosiota kestävä, lukuun ottamatta vetyfluorihappoa ja väkevää emästä, kaikki muut aineenvaihduntaväliaineet kestävät erinomaisesti korroosiota. Oikeiden materiaalien ja valmistusprosessin valinnan kautta voidaan valmistaa mikroporomaisia keraamisia tuotteita, jotka soveltuvat erilaisiin korroosioalttiisiin ympäristöihin. Tuotteet eivät reagoi kemiallisesti muiden aineiden kanssa, joten neste ei saastu liukenemisjäännöksistä eikä aiheudu toisiovaikutuksia;
Korkean lämpötilan kestävyys, haitallisten aineiden haihtumista ei tapahdu, hyvä lämpötilan stabiilisuus, ei lämpömuodonmuutosta, pehmenevyyttä tai hapettumista, käyttöalue -50–500 °C.
Korkea mekaaninen lujuus ja jäykkyys, pneumaattisissa, hydraulisissa tai muissa rasitustilanteissa reiän muoto ja koko eivät muutu;
Sillä on vahva uusiutumiskyky, ja se voi periaatteessa palauttaa alkuperäisen suodatuskykynsä takaisinvuorauksella nesteen tai kaasun avulla, jolloin sillä on pitkä käyttöikä, ja samalla sillä on hyvä antibakteerinen suorituskyky, eikä se hajoa helposti bakteerien vaikutuksesta.
Hyvä adsorptiosuorituskyky, mikroporeinen keraaminen materiaali, jonka pinta on huokoista kiinteää ainetta, antaa sille suuren sisäpinnan, eli suuren pintauraenergian, minkä vuoksi sillä on vahva adsorptiokyky ja se pystyy adsorboimaan ja suodattamaan pois suuren määrän pieniä hiukkasia.
Se on ympäristöystävällinen, sillä on hyvä kunnostusominaisuus, se on myrkytön ja hajuton, ei irrota vieraita aineita eikä aiheuta toisijainen saastumista, ja se voi korvata suodatusmateriaaleja kuten puuvillakankaita, silkkinauhoja, muoveja, kalliita metalliverkkoja jne., poistaen näiden suodatusmateriaalien heikkoudet.
Mikroporomaiden keraamisten materiaalien käyttösovellukset
Mikroporomaisilla keraamisilla materiaaleilla on etuja, kuten adsorptio-, ilmanläpäisevyys-, korroosionkestävyys-, ympäristöystähtävyys-, biologinen yhteensopivuus sekä ainutlaatuiset fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet. Niitä käytetään laajasti erilaisten nestemäisten aineiden ja kaasujen suodatuksessa sekä biologisten entsyymien ja biologisesti yhteensopivien kantoaineiden kiinnittämiseen.
Mikroporomaisten keraamisten materiaalien kehittelyn ja käytön markkinanäkymät ovat hyvin lupaavat, ja ne ovat tulleet uudeksi keraamiseksi materiaaliksi, jota monet kotimaiset ja ulkomaiset tutkimuslaitokset ja valmistajat kehittävät aktiivisesti.
Markkinanäkymät mikroporisten keraamisten materiaalien kehittelyn ja soveltamisen osalta ovat hyvin laajat, ja ne ovat uusi keraaminen materiaali, jota monet kotimaiset ja ulkomaiset tutkimuslaitokset ja valmistajat ovat kehittäneet. Tällä hetkellä niitä käytetään laajasti ympäristönsuojelussa, energiansäästössä, ilmailussa ja avaruusteknologiassa, kemian-, öljy-, metallurgi-, elintarvike-, lääketeollisuudessa, biologiassa, lääketieteessä, kasvatuksessa ja monilla muilla teollisuuden aloilla, mikä on parantanut huomattavasti näiden teollisuudenalojen tuotteiden laatua ja markkinakilpailukykyä. Kaasu-neste-suodatus-, puhdistus- ja erotussovelluksissa, äänen ja tärinän vaimennusmateriaaleina, lämmönvaihtimissa, kemiallisissa täyteaineissa, biojäseniin, katalysaattorien kantajissa, adsorbentteina, biologisissa istutusmateriaaleissa, erityisissä rakennusmateriaaleissa, tekoelimistä valmistettavissa materiaaleissa ja tulenkestävissä materiaaleissa sekä anturimateriaaleissa ne ovat saaneet huomiota monilla tieteenaloilla ja aloilla, mikä on herättänyt suurta kiinnostusta globaalisti materiaalitieteissä.
Mikroporisten keraamisten materiaalien, jotka ovat uuden tyyppisiä keraamisia materiaaleja, käyttöalue on laaja ja kehitysnäkymät ovat kattavat, ja ne ovat tulleet yhdeksi keskeiseksi tutkimusaiheeksi.
EN
