"Cerâmicas microporosas" é um material industrial que pode ser encontrado em diversos setores. Quando se trata de cerâmicas microporosas, algumas pessoas certamente estão muito pouco familiarizadas com este conceito, mas afinal, o que é isso?
A história do desenvolvimento das cerâmicas microporosas
Na verdade, a pesquisa global sobre cerâmicas microporosas começou na década de 40 do século XX e, após a aplicação ser bem-sucedida nas indústrias de laticínios e bebidas (vinho, cerveja, sidra) na França no início dos anos 80 do século XX, começou a ser aplicada também no tratamento de esgotos e em outros campos correspondentes.
Em 2004, as vendas no mercado mundial de cerâmicas porosas ultrapassaram 10 bilhões de dólares americanos, e suas vendas no mercado cresceram a uma taxa anual de 35% devido à aplicação bem-sucedida das cerâmicas microporosas na filtração e separação de precisão.
As cerâmicas microporosas são estruturas porosas uniformes, microporosas, que constituem um novo tipo de material cerâmico, mas também cerâmicas estruturais funcionais. Conforme o nome sugere, trata-se de um corpo cerâmico com uma grande quantidade de microporos abertos ou fechados no interior ou na superfície das cerâmicas. Os microporos das cerâmicas microporosas são muito pequenos, e seu tamanho de poro é geralmente na escala de mícron ou submícron, sendo basicamente invisíveis a olho nu. No entanto, as cerâmicas microporosas estão realmente presentes no dia a dia, como o elemento filtrante cerâmico utilizado em purificadores de água e o elemento de atomização em cigarros eletrônicos.
Cerâmicas porosas podem ser classificadas em termos de dimensões, composição de fase e estrutura dos poros (tamanho dos poros, morfologia dos poros e conectividade dos poros).
De acordo com o tamanho dos poros, são divididas em: cerâmicas porosas de poros grossos (tamanho dos poros > 500 μm), cerâmicas porosas de poros grandes (tamanho dos poros 100~500 μm), cerâmicas porosas de poros médios (tamanho dos poros 10~100 μm), cerâmicas porosas de poros pequenos (tamanho dos poros 1~50 μm), cerâmicas porosas de poros finos (tamanho dos poros 0,1~1 μm) e cerâmicas porosas microporosas. De acordo com a estrutura dos poros, as cerâmicas porosas podem ser divididas em cerâmicas porosas com estrutura porosa uniforme e cerâmicas porosas com estrutura porosa não uniforme.
Cerâmicas microporosas são um novo tipo de material filtrante inorgânico não metálico; as cerâmicas microporosas são compostas por três partes: partículas de agregado, aglomerantes e poros. Compostas por areia de quartzo, corindo, alumina (Al2O3), carbeto de silício (SiC), mulita (2Al2O3-3SiO2) e partículas cerâmicas como agregados, misturadas com uma certa quantidade de aglomerante e agente formador de poros, e depois de queimadas em alta temperatura, as partículas de agregado, aglomerantes, formadores de poros e suas condições de ligação determinam o tamanho dos poros, a porosidade, a permeabilidade ao ar e outras características principais das cerâmicas. Os agregados, assim como os aglomerantes, são selecionados conforme a finalidade do produto. Geralmente, os agregados devem possuir alta resistência, resistência ao calor, resistência à corrosão, forma próxima à esférica (facilita a formação das condições de filtração), facilidade de granulação dentro de uma faixa específica de tamanho de partículas e boa afinidade com os aglomerantes. Se o substrato e o tamanho das partículas do agregado forem os mesmos, e as demais condições também forem idênticas, o tamanho dos poros, a porosidade, a permeabilidade ao ar e outros indicadores do produto poderão alcançar o objetivo ideal.
Características das cerâmicas microporosas
Os poros das cerâmicas porosas provêm de duas partes: uma parte provém dos vazios interparticulares deixados durante o processo de sinterização das partículas em pó, e a outra parte provém dos poros formados pelo agente formador de poros.
Os poros estão uniformemente distribuídos, e é possível produzir produtos cerâmicos microporosos com o tamanho de poro selecionado.
Boa estabilidade química, resistência à corrosão química, exceto para ácido fluorídrico e álcali concentrado, apresenta excelente resistência à corrosão frente a todos os outros meios; por meio da seleção de materiais e controle de processo, pode ser transformada em cerâmica microporosa adequada para diversos ambientes corrosivos, não reagindo quimicamente com outras substâncias, garantindo que o fluido não seja contaminado por substâncias lixiviadas e não cause poluição secundária;
Alta resistência ao calor, sem volatilização de substâncias nocivas, boa estabilidade térmica, sem deformação térmica, amolecimento ou oxidação, podendo ser utilizada entre -50°C e 500°C.
Alta resistência e rigidez mecânicas, sob cargas de stress pneumáticas, hidráulicas ou outras, a forma e o tamanho do orifício não mudarão;
Possui forte capacidade de renovação e pode basicamente restaurar a capacidade original de filtração por meio de lavagem reversa com líquido ou gás, proporcionando uma longa vida útil, além de possuir bom desempenho antibacteriano, não sendo facilmente degradado por bactérias.
Boa performance de adsorção, cerâmica microporosa, característica de superfície sólida porosa, faz com que possua uma grande superfície interna, ou seja, grande energia superficial, por isso possui forte capacidade de adsorção e pode adsorver e filtrar uma grande quantidade de partículas suspensas minúsculas.
É não poluente, possui um bom estado de limpeza, é não tóxico e inodoro, não causa desprendimento de substâncias estranhas e não provocará poluição secundária, podendo substituir materiais filtrantes como tecidos de algodão, seda, plásticos, telas de metal precioso, eliminando os defeitos desses materiais filtrantes.
Aplicações de cerâmicas microporosas
As cerâmicas microporosas possuem as vantagens de adsorção, permeabilidade ao ar, resistência à corrosão, compatibilidade ambiental, biocompatibilidade e propriedades físicas e químicas únicas, sendo amplamente utilizadas na filtração de diversos líquidos, filtração de gases e fixação de enzimas biológicas e carreadores de adaptabilidade biológica.
A perspectiva de mercado para o desenvolvimento e aplicação de cerâmicas microporosas é muito ampla, tornando-se um novo material cerâmico desenvolvido por muitas instituições de pesquisa e fabricantes nacionais e estrangeiras.
O mercado apresenta um futuro promissor para o desenvolvimento e aplicação de cerâmicas microporosas, tornando-se um novo material cerâmico desenvolvido por muitas instituições de pesquisa e fabricantes nacionais e internacionais. Atualmente, já é amplamente utilizado nas indústrias de meio ambiente, economia de energia, aeroespacial, química, petróleo, metalurgia, alimentos, farmacêutica, biologia, medicina, criação animal, entre outras, melhorando significativamente a qualidade dos produtos e a competitividade no mercado. Atuando como materiais para filtração e separação de gases e líquidos, purificação, absorção sonora e amortecimento de choques, materiais para trocadores de calor, enchimentos químicos, cerâmicas biológicas, suporte para catalisadores, adsorventes, materiais para implantes biológicos, materiais especiais para paredes, órgãos artificiais e materiais refratários, materiais para sensores, entre outros, tem sido introduzido em diversas disciplinas e áreas, despertando grande atenção da comunidade mundial de materiais.
Como um novo tipo de cerâmica com uma ampla gama de aplicações e perspectivas promissoras de desenvolvimento, as cerâmicas microporosas tornaram-se um tema de grande destaque.
EN
