„Ceramika mikroporowata” to materiał przemysłowy, który można spotkać w wielu dziedzinach przemysłu. Gdy padnie termin „ceramika mikroporowata”, niektórzy ludzie mogą nie mieć pojęcia, czym ona jest – co to takiego?
Historia rozwoju ceramiki mikroporowatej
W zasadzie badania nad ceramiką mikroporowatą na świecie rozpoczęły się w latach 40. XX wieku, a po pomyślnym wdrożeniu jej zastosowań w przemyśle mleczarskim i napojowym (wino, piwo, cydr) we Francji na początku lat 80. XX wieku, zaczęto stosować ją również w oczyszczaniu ścieków i innych odpowiednich dziedzinach.
W 2004 roku światowe przychody ze sprzedaży porowatych ceramik przekroczyły 10 miliardów dolarów amerykańskich, a ich przychody rozwijały się w tempie rocznym wzrostu wynoszącym 35% dzięki udanemu zastosowaniu ceramiki mikroporowatej w precyzyjnym filtracji i separacji.
Ceramika mikroporowata to jednolite struktury porowate mikroporowatej ceramiki, która stanowi nowy typ materiału ceramicznego, a także ceramikę funkcjonalną i konstrukcyjną. Jak sama nazwa wskazuje, jest to ciało ceramiczne z dużą liczbą otwartych lub zamkniętych mikroporów wewnątrz lub na powierzchni ceramiki. Mikropory w ceramice mikroporowatej są bardzo małe, a ich wielkość mieści się zazwyczaj w zakresie mikronów lub submikronów, co czyni je praktycznie niewidoczne gołym okiem. Mimo to ceramika mikroporowata występuje w codziennym życiu, na przykład w postaci elementów filtracyjnych zastosowanych w filtrach wody czy elementów atomizacyjnych w papierosach elektronicznych.
Ceramika porowata może być klasyfikowana ze względu na wymiary, skład fazowy oraz strukturę porów (wielkość porów, morfologię porów i połączenia porów).
Ze względu na wielkość porów dzieli się na: ceramikę porowatą o grubych porach (wielkość porów > 500 μm), ceramikę porowatą o dużych porach (wielkość porów 100–500 μm), ceramikę porowatą o średnich porach (wielkość porów 10–100 μm), ceramikę porowatą o małych porach (wielkość porów 1–50 μm), ceramikę porowatą o drobnych porach (wielkość porów 0,1–1 μm) oraz ceramikę porowatą mikroporowatą. Ze względu na strukturę porów ceramika porowata dzieli się na ceramikę o jednolitej strukturze porowatej i ceramikę o niejednolitej strukturze porowatej.
Ceramika mikroporowata to nowy typ nieorganicznego niemetalicznego materiału filtracyjnego, ceramika mikroporowata składa się z trzech części: ziaren zbiorowych, spoiwa i porów, zbudowana z kwarcu, korundu, tlenku glinu (Al2O3), węglika krzemu (SiC), mulitu (2Al2O3-3SiO2) oraz ziaren ceramicznych jako agregatu, zmieszanych z określona ilością spoiwa i środkiem porotwórczym, a następnie wypalana w wysokiej temperaturze. Ziarna zbiorowe, spoiwo, środek porotwórczy oraz warunki ich łączenia decydują o rozmiarze porów, porowatości, przepuszczalności powietrza i innych głównych właściwościach ceramiki. Agregaty, podobnie jak spoiwa, są dobierane w zależności od przeznaczenia produktu. Zwykle wymaga się, aby agregaty miały wysoką wytrzymałość, odporność na ciepło i korozję, zbliżony do kulisty kształt (ułatwiający tworzenie warunków filtracji), łatwość granulacji w określonym zakresie wielkości cząstek oraz dobrą przyczepność do spoiwa. Jeżeli podłoże i wielkość cząstek agregatu są identyczne oraz pozostałe warunki są takie same, to rozmiar porów, porowatość, przepuszczalność powietrza i inne parametry produktu mogą osiągnąć zamierzone wartości.
Charakterystyka ceramiki mikroporowatej
Pory w ceramice porowatej pochodzą z dwóch części: jedna część pochodzi z wolnych przestrzeni między cząsteczkami powstającymi podczas procesu spiekania, a druga część to pory powstałe dzięki materiałom porotwórczym.
Pory są równomiernie rozłożone, można produkować mikroporowate wyroby ceramiczne o wybranej wielkości porów.
Dobra stabilność chemiczna, odporność na korozję chemiczną. Z wyjątkiem kwasu fluorowodorowego i stężonych zasad, wszystkie inne media wykazują doskonałą odporność na korozję. Poprzez dobór materiałów i kontrolę procesu można wytwarzać mikroporowatą ceramikę odpowiednią dla różnych środowisk agresywnych chemicznie, która nie reaguje z innymi substancjami, dzięki czemu przepływające medium nie jest zanieczyszczone wyciekającymi składnikami i nie powoduje wtórnego zanieczyszczenia.
Odporność na wysoką temperaturę, brak ulatniania się szkodliwych substancji, dobra stabilność termiczna, brak odkształceń cieplnych, mięknięcia ani utleniania, można stosować w zakresie temperatur od -50°C do 500°C.
Wysoka wytrzymałość i sztywność mechaniczna, pod wpływem obciążeń pneumatycznych, hydraulicznych lub innych naprężeń, kształt i rozmiar otworu nie ulegnie zmianie;
Ma silne właściwości regeneracyjne, a po przepłukaniu cieczą lub gazem można w zasadzie przywrócić pierwotną zdolność filtracyjną, dzięki czemu ma długi czas eksploatacji, a także dobre właściwości przeciwbakteryjne, nie ulega łatwo degradacji przez bakterie;
Dobra zdolność adsorpcyjna, ceramika mikroporowata, charakterystyczna dla niej powierzchnia porowatego ciała stałego, zapewnia dużą powierzchnię wewnętrzną, czyli duże energie powierzchniowe, dzięki czemu posiada silne właściwości adsorpcyjne i może adsorbować oraz filtrować dużą liczbę drobnych cząstek zawieszonych;
Nie powoduje zanieczyszczeń, posiada dobry stan czystości, jest bezpieczny, nie ma zapachu, nie powoduje odpadania zanieczyszczeń obcych i nie prowadzi do wtórnego zanieczyszczenia, może zastąpić materiały filtracyjne takie jak tkaniny bawełniane, jedwabie, tworzywa sztuczne, siatki z metali szlachetnych itp., eliminując wady tych materiałów filtracyjnych.
Zastosowania ceramiki mikroporowatej
Ceramika mikroporowata posiada zalety takie jak adsorpcja, przepuszczalność powietrza, odporność na korozję, zgodność środowiskową, biokompatybilność oraz unikalne właściwości fizyczne i chemiczne, jest szeroko stosowana w filtracji różnych cieczy, filtracji gazów oraz w utrwalaniu nośników enzymów biologicznych i nośników o właściwościach biologicznych.
Perspektywy rynkowe związane z rozwojem i zastosowaniem ceramiki mikroporowatej są bardzo dobre, stała się ona nowym materiałem ceramicznym opracowywanym przez wiele instytucji badawczych i producentów w kraju i za granicą.
Perspektywy rynkowe rozwoju i zastosowania ceramiki mikroporowatej są bardzo obiecujące, stała się ona nowym materiałem ceramicznym intensywnie opracowywanym przez liczne instytucje badawcze oraz producentów krajowych i zagranicznych. Obecnie jest ona szeroko stosowana w ochronie środowiska, oszczędzaniu energii, przemyśle lotniczym i kosmicznym, przemyśle chemicznym, naftowym, hutniczym, spożywczym, farmaceutycznym, biologii, medycynie, hodowli oraz innych branżach, znacznie poprawiając jakość produktów i ich konkurencyjność na rynku. Jako materiał do filtracji i oczyszczania gazów i cieczy, pochłaniania dźwięku i wibracji, wymiany ciepła, substancji chemicznych wypełniających, bioceramiki, nośników katalizatorów, adsorbentów, materiałów do wszczepiania biologicznego, specjalnych materiałów ścian, organów wytwarzanych sztucznie, materiałów ogniotrwałych, materiałów do czujników itp., została wprowadzona w wielu dyscyplinach i dziedzinach, co wzbudziło duże zainteresowanie ze strony globalnych kierunków rozwoju materiałów.
Jako nowy typ ceramiki o szerokim zakresie zastosowań i dużych perspektywach rozwoju, ceramika mikroporowata stała się tematem intensywnie omawianym.
EN
