Co to jest pianka ceramiczna?

Pianka ceramiczna to lekka struktura składająca się z niewielkiego procentu bardzo porowatej ceramiki i dużego procentu porów wypełnionych gazem. Typowe pianki ceramiczne są porowate w 75 do 90%, chociaż niektóre są jeszcze bardziej porowate. Takie pianki mają cenne właściwości materiałowe, dzięki którym nadają się do różnych zastosowań inżynieryjnych i innych.
Większość technik wytwarzania takich pianek na ogół obejmuje impregnację innej struktury piankowej zawiesiną ceramiczną. Ta struktura jest następnie wypalana w wysokiej temperaturze w piecu. Ceramika twardnieje, a ciepło pieca niszczy konstrukcję podstawy, na której został zbudowany.

W ten sposób powstaje lekka i wysoce porowata struktura ceramiczna jako produkt końcowy tego procesu produkcyjnego. Utworzony materiał może mieć indywidualnie zamknięte pory. Ten rodzaj struktury jest znany jako pianka zamkniętokomórkowa. Kiedy pory pianki są ze sobą połączone w całej strukturze, nazywa się to pianką otwartokomórkową.

Specyficzne właściwości tworzonej pianki zależą od wielu czynników, ale ta klasa materiałów jest znana z pewnych wspólnych właściwości. Niska przewodność cieplna sprawia, że ​​pianka ceramiczna jest szczególnie przydatna jako materiał termoizolacyjny. Jego zdolność do wytrzymywania stosunkowo dużych wstrząsów termicznych sprawia, że ​​nadaje się również do trudnych warunków, takich jak zastosowania przemysłowe i lotnicze. Charakterystyczna dla tych pianek wysoka porowatość oznacza, że ​​są one stosunkowo lekkimi materiałami przydatnymi w zastosowaniach, w których należy unikać nadwagi.

Płytki stosowane w systemach ochrony termicznej amerykańskich promów kosmicznych były klasycznymi przykładami wykorzystania pianki ceramicznej do tych właściwości. Statki kosmiczne podróżujące między Ziemią a kosmosem, zarówno podczas startu, jak i ponownego wejścia w powietrze, napotykają na ekstremalne zmiany temperatury podczas przechodzenia przez atmosferę z dużą prędkością. Izolacja przed tymi ekstremalnymi zmianami była konieczna, aby chronić promy przed tym niezwykle trudnym środowiskiem. Przenoszenie masy w przestrzeń kosmiczną jest jednak bardzo kosztowne i energochłonne, dlatego waga musiała być ograniczona do minimum. Lekki charakter pianki ceramicznej w połączeniu z jej właściwościami termicznymi sprawił, że jest ona atrakcyjna do zastosowania w niektórych płytkach montowanych we flocie wahadłowej.

Oprócz zastosowania jako materiał izolacyjny, pianka ceramiczna jest również powszechnie stosowana w zastosowaniach filtracyjnych. W przypadku uszlachetniania innych materiałów, ceramiczne filtry piankowe na ogół zapewniają trzy tryby filtracji. Po zetknięciu się z wlotem filtra cząsteczki większe niż rozmiar porów są cofane na powierzchni filtra, ponieważ są zbyt duże, aby przez niego przejść. Ten zasypany materiał tworzy warstwę, znaną jako warstwa placka, na powierzchni filtra, która z kolei wychwytuje mniejsze cząstki. Najdrobniejsze cząstki mogą przejść przez warstwę placka, ale są następnie wychwytywane w porach filtra.

Opracowywane są również potencjalne nowe zastosowania pianki ceramicznej. Na przykład w przemyśle medycznym bada się możliwość zastosowania go do stymulowania wzrostu kości tam, gdzie kość została usunięta, na przykład u pacjentów z rakiem. Rozważa się również zastosowanie bardzo małych segmentów pianki ceramicznej do stosowania w dostarczaniu leków do organizmu w czasie w procesie kontrolowanego uwalniania.