«Мікропориста кераміка» — це промисловий матеріал, який широко використовується в промисловості. Коли мова йде про мікропористу кераміку, деяким людям це поняття може бути незнайомим, що це таке?
Історія розвитку мікропористої кераміки
Насправді, дослідження глобальної мікропористої кераміки почалися у 40-х роках XX століття, а після успішного запровадження її використання в молочній та харчовій промисловості (вино, пиво, сидр) у Франції на початку 80-х років XX століття, її почали застосовувати в очищенні стічних вод та інших відповідних галузях.
У 2004 році обсяг продажів світового ринку пористих керамічних матеріалів перевищив 10 мільярдів доларів США, а їх ринкові продажі розвивалися з річним темпом зростання 35% завдяки успішному застосуванню мікропористої кераміки в прецизійному фільтруванні та розділенні.
Мікропориста кераміка має однорідну пористу структуру з мікропорами, це новий тип керамічного матеріалу, а також функціональна структурна кераміка. Як випливає з назви, це керамічне тіло, у якому всередині або на поверхні кераміки є велика кількість відкритих або закритих мікропор. Мікропори в мікропористій кераміці дуже малі, їх розмір пор зазвичай становить мікрон або субмікрон, і їх практично не видно неозброєним оком. Однак насправді мікропориста кераміка зустрічається в повсякденному житті, наприклад, фільтруючий елемент з кераміки, який використовується в пристроях для очищення води, або елемент розпилення в електронних сигаретах.
Пориста кераміка може бути класифікована за розмірами, фазовим складом та структурою пор (розмір пор, морфологія пор і зв'язність пор).
За розміром пори її поділяють на: кераміку з великою порою (розмір пори > 500 мкм), кераміку з великою порою (розмір пори 100–500 мкм), кераміку із середньою порою (розмір пори 10–100 мкм), кераміку з малою порою (розмір пори 1–50 мкм), кераміку з тонкою порою (розмір пори 0,1–1 мкм) та кераміку з мікропорою. За структурою пор пориста кераміка поділяється на кераміку з однорідною пористою структурою та кераміку з неоднорідною пористою структурою.
Мікропорцеляни — це новий тип неорганічних неметалевих фільтрувальних матеріалів. Мікропорцеляни складаються з трьох частин: зернистих агрегатів, зв’язувачів і пор. Як агрегатів використовують кварцовий пісок, корунд, оксид алюмінію (Al₂O₃), карбід кремнію (SiC), муліт (2Al₂O₃-3SiO₂) та керамічні частинки, які змішують із певною кількістю зв’язувача та пороутворювача, після чого відпалюють при високій температурі. Склад агрегатних частинок, зв’язувачів, пороутворювачів та умови їхнього з’єднання визначають розмір пор, пористість, повітропроникність та інші основні характеристики кераміки. Агрегати, як і зв’язувачі, вибирають залежно від призначення продукту. Зазвичай агрегати мають бути міцними, термостійкими, стійкими до корозії, мати форму, близьку до кулястої (що полегшує утворення фільтрувальних умов), легко гранульованими в заданому діапазоні розмірів частинок, а також добре взаємодіяти із зв’язувачами. Якщо основа агрегату та розмір частинок однакові, а також інші умови однакові, то розмір пор, пористість, повітропроникність та інші показники продукту можуть досягти бажаних характеристик.
Характеристики мікропорцеляни
Пори порцеляни утворюються з двох частин: одна частина походить з міжчастинкових вакансій, що залишаються під час процесу спікання порошкових частинок, а інша частина походить з пор, утворених пороутворювачем.
Пори рівномірно розподілені, можна виготовити мікропорцелянові вироби з обраним розміром пор.
Добра хімічна стабільність, стійкість до хімічної корозії, окрім плавикової кислоти, концентрованих лугів, усі середовища мають чудливу стійкість до корозії, шляхом вибору матеріалів і контролю технологічних процесів можна виготовити мікропорцеляну, придатну для різних агресивних середовищ, і не вступає в хімічні реакції з іншими речовинами, тому рідина не забруднюється витягуваними речовинами і не викликає вторинного забруднення;
Висока стійкість до високих температур, не виділяє шкідливих речовин, добре термостійкість, немає термічної деформації, м’якшення, окиснення, може використовуватися при температурі від -50 до 500 °C.
Висока механічна міцність та жорсткість при пневматичних, гідравлічних або інших навантаженнях, розмір і форма отвору не змінюються;
Має сильну здатність до поновлення, фільтруюча здатність практично повністю відновлюється після зворотного промивання рідиною або газом, що забезпечує тривалий термін служби, а також володіє гарною антибактеріальною стійкістю, не піддається руйнуванню бактеріями.
Добре адсорбційні властивості, мікропориста кераміка, завдяки пористій структурі та великій внутрішній поверхні має значну поверхневу енергію, що забезпечує високу адсорбційну здатність, дозволяє адсорбувати і фільтрувати велику кількість мікрочастинок.
Не забруднює, перебуває в чистому стані, не токсичний, без запаху, не виділяє сторонніх речовин, не викликає вторинного забруднення, може замінити фільтрувальні матеріали, такі як бавовняні, шовкові тканини, пластмаси, сітка з дорогоцінних металів тощо, усуваючи їхні недоліки.
Застосування мікропористих керамічних матеріалів
Мікропористі керамічні матеріали мають переваги, такі як адсорбція, повітропроникність, стійкість до корозії, екологічна сумісність, біосумісність та унікальні фізичні та хімічні властивості. Вони широко використовуються для фільтрації різноманітних рідин, очищення газів, а також для фіксації біологічних ферментних носіїв і носіїв з біологічною сумісністю.
Ринкові перспективи щодо розробки та застосування мікропористих керамічних матеріалів є дуже широкими, і вони перетворились на новий керамічний матеріал, який активно розробляється багатьма науковими установами та виробниками як у країні, так і за кордоном.
Ринкові перспективи щодо розвитку та застосування мікропористих керамічних матеріалів є дуже широкими, і вони перетворилися на новий вид керамічних матеріалів, які розробляють багато науково-дослідних інститутів та виробників у країні та за кордоном. На даний час ці матеріали широко використовуються в екології, енергозбереженні, авіації та космонавтиці, хімічній, нафтовій, металургійній, харчовій, фармацевтичній промисловості, біології, медицині, тваринництві та інших галузях, суттєво підвищуючи якість продукції та конкурентоспроможність на ринку. Як матеріали для газо-рідинного фільтрування, очищення та розділення, звукопоглинання та амортизації, теплообмінні матеріали, хімічні наповнювачі, біокераміка, каталітичні носії, адсорбенти, матеріали для біологічних імплантатів, спеціальні будівельні матеріали, штучно виготовлені органи, вогнетривкі матеріали, сенсорні матеріали тощо, вони впроваджені в багатьох галузях науки й техніки, що викликало великий інтерес з боку науковців у галузі матеріалознавства по всьому світу.
Як новий тип кераміки з широким спектром застосування та перспективами розвитку, мікропориста кераміка стала гарячою темою для досліджень.
EN
