„Mikropórová keramika“ je priemyselný materiál, ktorý je v priemysle všade prítomný. Keď sa hovorí o mikropórovej keramike, niektorí ľudia s týmto pojmom musia byť veľmi neznámy, čo to vlastne je?
História vývoja mikropórovej keramiky
V skutočnosti začalo výskumné štúdium mikropórovej keramiky na celom svete v 40. rokoch 20. storočia a po úspešnom zavedení jej aplikácie v mliekarenskom a nápojovom priemysle (víno, pivo, cidro) vo Francúzsku na začiatku 80. rokov 20. storočia, začala byť aplikovaná aj v oblasti čistenia odpadových vôd a v iných príbuzných oblastiach.
V roku 2004 predstúpil trh s poréznymi keramikami vo svete predajom viac ako 10 miliárd amerických dolárov a ich predaj sa vyvíjal v priemernom ročnom tempom 35 % vďaka úspešnému uplatneniu mikroporéznych keramík v presnej filtrácii a separácii.
Mikroporézne keramiky sú mikroporéznymi poréznymi keramikami s rovnomernou poréznou štruktúrou, čo je nový typ keramickej suroviny, ale aj funkčná konštrukčná keramika. Ako už názov napovedá, ide o keramické teleso s veľkým množstvom otvorených alebo uzavretých mikropórov vo vnútri alebo na povrchu keramiky. Mikropóry v mikroporéznych keramikách sú veľmi jemné, ich veľkosť je zvyčajne v mikrometroch alebo submikrometroch a sú takmer neviditeľné pre ľudské oko. Napriek tomu sa mikroporézne keramiky v bežnom živote skutočne vyskytujú, napríklad keramický filter v čističoch vody alebo atomizačný prvok v elektronických cigaretách.
Pórovité keramiky možno klasifikovať podľa rozmerov, fázového zloženia a pórovej štruktúry (veľkosť pórov, morfológia pórov a prepojenosť pórov).
Podľa veľkosti pórov sa delia na: keramiku s hrubými pórmi (veľkosť pórov > 500 μm), keramiku s veľkými pórmi (veľkosť pórov 100–500 μm), keramiku so stredne veľkými pórmi (veľkosť pórov 10–100 μm), keramiku s malými pórmi (veľkosť pórov 1–50 μm), keramiku s jemnými pórmi (veľkosť pórov 0,1–1 μm) a mikropórovú keramiku. Podľa štruktúry pórov možno pórovitú keramiku rozdeliť na keramiku s rovnomernou pórovou štruktúrou a keramiku s nerovnomernou pórovou štruktúrou.
Mikroporézne keramiky sú novým typom anorganického nekovového filtračného materiálu. Mikroporézne keramiky sa skladajú z troch častí: zrnitého materiálu, väzobného prostredku a pórov. Ako zrnitý materiál sa používajú kremeňový piesok, korund, oxid hlinitý (Al2O3), karbíd kremíka (SiC), mulit (2Al2O3-3SiO2) a keramické častice, ktoré sa miešajú s určitým množstvom väzobného prostredku a tvorivom pórov. Po vypálení pri vysokých teplotách určujú zrnité častice, väzobné prostredie, tvorivá pórov a ich spájacie podmienky veľkosť pórov, pórovitosť, priepustnosť vzduchu a ďalšie hlavné vlastnosti keramiky. Zrnité materiály, podobne ako aditíva, sa vyberajú v súlade s účelom použitia výrobku. Zrnité materiály musia zvyčajne mať vysokú pevnosť, odolnosť voči teplu a korózii, približne guľovitý tvar (ľahké vytvorenie filtračných podmienok), ľahkú granuláciu v rámci určeného rozsahu veľkosti častíc a dobrú priľnavosť k väzobným prostriedkom. Ak je základ zrnitého materiálu a veľkosť častíc rovnaká a ak sú rovnaké aj ďalšie podmienky, môžu výrobky dosiahnuť ideálne hodnoty veľkosti pórov, pórovitosti a priepustnosti vzduchu.
Vlastnosti mikroporéznych keramík
Póry v poréznych keramikách pochádzajú z dvoch častí: jedna časť pochádza z medzery medzi časticami vzniknutými počas procesu spekania práškových častíc, druhá časť pochádza z pórov vytvorených pomocou porotvorného činidla.
Póry sú rovnomerne rozložené a je možné vyrábať mikroporézne keramické výrobky s požadovanou veľkosťou pórov.
Dobrá chemická stabilita, odolnosť proti chemickému koróznemu pôsobeniu. Okrem kyseliny fluorovodíkovej a koncentrovanej zásady majú všetky média vynikajúcu odolnosť proti korózii. Vhodnou voľbou materiálov a kontrolou procesu je možné vyrobiť mikroporézne keramiky vhodné pre rôzne korózne prostredia. Nezaisťujú chemickú reakciu s inými látkami, preto kvapalina nie je znečistená vyluhovanými látkami a nevyvolávajú sekundárne znečistenie.
Odolné voči vysokým teplotám, neoddeľujú škodlivé látky, majú dobrú tepelnú stabilitu, nevyskytuje sa tepelná deformácia, mäknutie ani oxidácia. Použiteľné v rozsahu -50 až 500 °C.
Vysoká mechanická pevnosť a tuhosť, pri pneumatickom, hydraulickom alebo inom namáhaní sa tvar a veľkosť otvoru nezmenia;
Má silnú obnoviteľnosť, pôvodnú filtračnú kapacitu je možné v podstate obnoviť spätným preplachom kvapalinou alebo plynom, čím sa dosiahne dlhá životnosť, zároveň má dobré antibakteriálne vlastnosti, nie je ľahko degradovaná baktériami.
Dobrá adsorpčná vlastnosť, mikropórová keramika, pórovitá štruktúra povrchu, má veľký vnútorný povrch, teda veľkú povrchovú energiu, čo znamená silnú adsorpčnú kapacitu, môže adsorbovať a filtrovať veľké množstvo mikroskopických častíc.
Nie je znečisťujúca, má dobrý čistý stav, je netoxická a bez zápachu, nevydáva cudzie látky, nevyvoláva sekundárne znečistenie, môže nahradiť filtračné materiály ako sú bavlnené tkaniny, hedvábne tkaniny, plastické hmoty, siete z drahokovových kovov atď., čím sa odstránia nedostatky týchto filtračných materiálov.
Aplikácie mikropórových keramík
Mikropórové keramíky majú výhody ako adsorpcia, priepustnosť vzduchu, odolnosť voči korózii, environmentálna kompatibilita, biokompatibilita a jedinečné fyzikálne a chemické vlastnosti. Široko sa používajú na filtráciu rôznych kvapalín, filtračný plyn a fixáciu biologických enzýmov a biologicky prispôsobivých nosičov.
Trh pre vývoj a aplikáciu mikropórových keramík má veľmi široké perspektívy a stala sa novým keramickým materiálom, ktorý vyvíjajú vedecké inštitúcie a výrobcovia doma i v zahraničí.
Trhová perspektíva pre vývoj a aplikáciu mikroporéznych keramík je veľmi široká a stala sa z nej nová keramická surovina, ktorú výskumné inštitúcie a výrobcovia doma i v zahraničí intenzívne vyvíjajú. V súčasnosti sa už široko používa v oblasti ochrany životného prostredia, úspory energií, v leteckom a vesmírnom priemysle, v chemickom, ropnom, metalurgickom, potravinárskom, farmaceutickom, biologickom, lekárskom, chovateľskom a iných odvetviach priemyslu, čím sa výrazne zlepšuje kvalita výrobkov a trhová konkurencieschopnosť týchto odvetví. Ako materiály na filtračné oddelenie plynov a kvapalín, na ich čistenie a separáciu, ako zvukovo pohlcujúce a tlmiace materiály, výmenníky tepla, chemické výplne, biokeramiky, nosiče katalyzátorov, sorbenty, materiály na biologické implantáty, špeciálne stavebné materiály, umele vytvorené orgány a žiaruvzdorné materiály, senzorové materiály a podobne, sú tieto keramiky využívané v mnohých vedných disciplínach a oblastiach, čo vyvoláva veľký záujem medzi odborníkmi na materiály po celom svete.
Ako nový typ keramiky so širokou škálou použití a perspektívny vývoj, sa mikropórová keramika stala predmetom veľkého záujmu.
EN
