「微細多孔質セラミック」とは、産業界で広く見られる工業材料です。微細多孔質セラミックといえば、この概念についてまったく馴染みのない人もいるでしょう。それでは一体何なのでしょうか？
微細多孔質セラミック開発の歴史
実際、世界における微細多孔質セラミックの研究は、20世紀40年代に始まりました。その後、20世紀80年代初頭にフランスで乳製品および飲料（ワイン、ビール、シードル）業界への応用に成功し、その後、下水処理などの他の関連分野にも適用されるようになりました。
2004年には、世界の多孔質セラミックス市場の販売額が100億米ドルを超え、精密ろ過および分離における微細多孔質セラミックスの成功した応用により、市場販売は年間35%の成長率で発展しました。
微細多孔質セラミックスは、均一な多孔構造を持つ新しいタイプのセラミック材料であり、機能構造用セラミックスでもあります。その名の通り、セラミックス内部または表面に多数の開口または閉じた微細孔が存在しており、これらの微細孔は非常に小さく、一般的にマイクロメートルまたはサブマイクロメートルの孔径を持ち、肉眼では基本的に見えません。ただし、微細多孔質セラミックスは日常生活にも存在しており、例えば、浄水器に使われるセラミックフィルター部品や電子タバコの霧化部品などが該当します。
多孔質セラミックスは、寸法、相組成、および細孔構造（細孔径、細孔形態、および細孔連通性）の観点から分類することができる。
細孔径の大きさによっては、粗孔多孔質セラミックス（細孔径 > 500 μm）、大孔多孔質セラミックス（細孔径 100～500 μm）、中孔多孔質セラミックス（細孔径 10～100 μm）、小孔多孔質セラミックス（細孔径 1～50 μm）、微細孔多孔質セラミックス（細孔径 0.1～1 μm）、および微孔多孔質セラミックスに分類される。細孔の構造に基づいて、多孔質セラミックスは均一な多孔構造を有する多孔質セラミックスと非均一な多孔構造を有する多孔質セラミックスに分けることができる。
微細孔セラミックスは新しいタイプの無機非金属フィルター材料であり、集合粒子、結合剤、孔およびその他の3つの部分から構成されています。石英砂、アルミナ（Al2O3）、炭化ケイ素（SiC）、ムライト（2Al2O3-3SiO2）およびセラミック粒子などを集合体として用い、一定量の結合剤および多孔形成剤と混合し、高温で焼成します。集合粒子、結合剤、多孔形成剤およびそれらの結合状態は、セラミックスの孔径、孔度、透気性などの主要特性を決定します。集合体と結合剤は、製品用途に応じて選定されます。一般的に集合体には、高強度、耐熱性、耐食性を備え、球形に近い形状（フィルター条件を形成しやすい形状）、所定の粒径範囲内で造粒しやすい性質、結合剤との親和性が良いことが求められます。集合体の基材および粒径が同一であり、その他の条件が同じであれば、製品の孔径、孔度、透気性などの指標は理想の目的を達成することができます。
微細孔セラミックスの特性
多孔質セラミックスの空隙は2つの部分から生じる。一方は粉末粒子の焼結過程で残された粒子間隙であり、もう一方は発泡剤によって形成された空隙である。
空隙は均等に分布しており、所望の細孔径を有する微細孔セラミック製品を製造することができる。
優れた化学的安定性と耐腐食性を有し、フッ化水素酸および濃アルカリを除けば、すべての媒体に対して優れた耐腐食性を示す。材料の選定および工程管理により、さまざまな腐食性環境に適応した微細孔セラミックスを製造することができ、他の物質と化学反応を起こさないため、流体が可溶性物質によって汚染されることもなく、二次汚染を引き起こすこともない。
耐熱性に優れ、有害物質の揮発がなく、熱安定性に優れ、熱変形、軟化、酸化が発生しないため、-50〜500°Cの温度範囲で使用可能である。
空気圧、油圧、またはその他の応力負荷下でも機械的強度と剛性が高く、孔の形状および寸法は変化しません。
再生性能が強く、液体またはガスによる逆洗でほぼ元のろ過能力を回復できるため、長寿命であり、同時に優れた抗菌性能を持ち、細菌によって劣化されにくいです。
良好な吸着性能があり、微細孔セラミックスは多孔質固体表面の特性を持ち、大きな内面積、つまり大きな表面エネルギーを持つため、強力な吸着能力を有し、大量の微細な浮遊粒子を吸着・ろ過できます。
非汚染性があり、良好な清浄状態で無毒・無臭であり、異物が脱落することもなく、二次汚染を引き起こさないため、綿織物、絹織物、プラスチック、貴金属メッシュなどの従来のろ材に代わるものであり、これらのろ材の欠点を解消します。
微細孔セラミックスの応用
微細孔セラミックスは、吸着性、通気性、耐食性、環境適合性、生体適合性および独特な物理化学特性を有しており、各種液体のろ過、ガスろ過、ならびに生体酵素キャリアおよび生体適合性キャリアの固定化などに広く用いられています。
微細孔セラミックスの開発と応用の市場見通しは非常に広く、国内外の多くの研究機関およびメーカーによって開発が進められている新規セラミックス材料となっています。
微細孔セラミックスの開発および応用における市場の見通しは非常に広く、国内外の多くの研究機関やメーカーによって開発された新たなセラミック材料となっています。現在、環境保護、省エネルギー、航空宇宙、化学、石油、冶金、食品、医薬、バイオ、医学、育種などの産業において広範に使用されており、これらの産業における製品品質および市場競争力の大幅な向上に寄与しています。ガス・液体のろ過、精製および分離、吸音および防振、熱交換器材料、化学用充填材、生体セラミックスおよび触媒担体、吸着剤、生体インプラント材料、特殊壁材、人工臓器製造材料および耐火材料、センサー材料などとして、多くの学問分野および技術分野で導入されており、グローバルな材料科学分野からの大きな注目を集めています。
広範な用途と幅広い発展可能性を持つ新種のセラミックスとして、微細多孔質セラミックスは注目の的となっています。
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