Skumkeramikk har en spesiell plass innen materialvitenskap og dens fremskritt. Materialets minimale tetthet, porøsitet og utmerkede isolasjonsegenskaper gjør dem nyttige i en rekke bruksområder. Artikkelen nedenfor dekker de ulike aspektene og skisserer ulike mulige metoder for skumproduksjon.Keramisk produksjon.
Hva gjør keramisk og metallisk skum kjent?
Skum, enten det er keramisk ellermetallskumer laget av å fylle gass i porene i et basismateriale. Porene kan enten være forseglet eller lukket, eller sammenkoblet og stå åpne. Hovedenheten som definerer egenskapen til et skum er omfanget av porene det har. Vanligvis varierer porene eller hulrommene fra 75–90 % av basismaterialet.
Aluminiumskum vs. keramisk skum: En sammenligning
Aluminiumskum
Metallskum er enkelt sagt et metall fylt med porøse gassrom som utgjør en stor del av volumet. Høykvalitets metallskum produseres vanligvis med aluminium som basismetall. Aluminiummetallskumlaget av aluminium hvor porer dannes av gass i det varme metallet. En gass eller et dispergeringsmiddel kan brukes til å lage porer i det smeltede aluminiumet.
Strukturen tilaluminiumsmetallskumhar sammenkoblede aluminiumfibre som i utgangspunktet er av to typer. De to typeneAluminiumsmetallskumer av åpencellet typealuminiumskumeller lukket celletype. Hovedbruken av skummet er at disse aluminiumsskummene forblir endringsbare med hensyn til de gunstige egenskapene man trenger. Det store overflatearealet, den forskjellige morfologien og den lette vekten er de attraktive egenskapene tilAluminiumskum.
Egenskaper til aluminiumskum
Aluminiumskumgenerelt holde seg inaktive mot flammer
Dealuminiumskumhar en størrelse på 2–11 mm i hver celle og har en porøsitet på rundt 70–90 %.
Dimensjonene på skummet kan varieres med hensyn til bruksområder, og de tilbyr en styrke på 44 MPa
Dealuminiumsmetallskumhar motstand som er større enn vanlig aluminiummetall, som er rundt 100 ganger eller mer.
Påføring av aluminiumskum
Bilsikkerhet blir stadig mer populært, og man er avhengig av lette materialer.aluminiumskum.
Lydabsorpsjonen tilaluminiumskumlager et av de beste tilsetningsstoffene i bilproduksjon
Aluminiumskumer lette av natur og finner anvendelse i luftfartssektoren.
Aluminiumskumpasser best i designerbransjen, da det fungerer som et godt rammemateriale i kombinasjon med tre.
Hvordan lages metallskum?
Den populære produksjonsmetodenAluminiumskum eller metallskumer metoden for luftinjeksjon. Det første trinnet involverer fremstilling av en metallmatrisekompositt ved bruk av oksider av aluminium og magnesium eller silisiumkarbid. Når smelten er dannet, sprøytes luft, nitrogen eller argon gjennom dyse eller impeller for å sikre jevn fordeling i blandingen.
Den andre måten å produsere metallskum på er å bruke et blåsemiddel. Den varmeinduserte nedbrytningen får blåsemidlet til å frigjøre gasser og skape hulrom. Industrier bruker også andre metoder for dannelse av fast gass-eutektisk materiale for å indusere skumdannelse i nærvær av hydrogen. I slik produksjon varierer porene fra 10 mikrometer til 10 mm.
Keramisk skum
Keramisk skum har på grunn av sin cellestruktur vært en integrert del av materialproduksjon. Den enkle produksjonen innebærer bruk av polymerer med keramisk oppslemming. Kroppen vil beholde keramikken i sin struktur, hvor høy temperatur og isolasjonsegenskaper gir ekstra fordeler. Keramisk skum har en rekke bruksområder, som termisk isolasjon, akustisk isolasjon og en rekke energikrevende bruksområder.
Egenskaper til keramisk skum
Keramiske skum består vanligvis av cellestrukturer som er porøse av natur. Den tredimensjonale nettverksstrukturen er derimot sprø med synlige mellomrom eller hulrom i materialet. Hulrommene i cellene er lineære i dimensjon og måles vanligvis i millimeter til mikrometer. Porøse keramiske skum er harde, med hulrom som er okkupert av luft eller gass på opptil 95–96 %.
Det finnes forskjellige typer keramisk skum laget av silisiumkarbid, alumina, zirkoniumoksid, titandioksid og silika. Keramisk skum er kjent for sin lette vekt. De har god permeabilitet mot utvalgte materialer. Trykkfastheten til keramisk skum er overlegen.
Selve egenskapene til disse keramiske skumtypene gjør dem til et godt valg for maskinering.
Påføring av keramisk skum
Mikrostrukturene i keramikkindustrien har vært nyttige i elektronikkindustrien. De er nyttige i produksjon av enheter som batterier, elektroder osv.
Keramikkens isolasjonsegenskaper brukes til å gi god varmebestandighet. De kan brukes som strukturelle materialer i isolasjon for å gi den doble rollen som isolasjon og styrke.
Keramisk skum kan brukes til forurensningskontroll. Permeabiliteten gjør dem til en effektiv enhet for å håndtere forurensningskontroll. De keramiske skummene gir overflateareal for katalysatorer for å oksidere de fangede partiklene.
Keramiske skum brukes også til å støtte støttende strukturer i menneskekroppen på grunn av deres biokompatibilitet.
Keramiske produksjonsmetoder
Noen av de populære metodene for produksjon av keramisk skum er gitt som referanse nedenfor:
Direkte skummingsprosess
Prosessen initieres ved å lage en suspensjon av keramisk oppslemming etterfulgt av skumdannelse. Når polymerisasjonen er ferdig, fjernes formen, og det dannede skummet tørkes og sintres senere. Denne prosessen skaper sterkere hulrom som tåler høyere maskinering.
Prosessen hjelpes av et skummiddel som initierer skummet når det blandes i keramisk oppslemming, og deretter stabiliseres etterfulgt av størkning. Direkte skumbasert keramisk produksjon er kjent for å være enkel og pålitelig, og er gunstig for å kontrollere porøsitet. Stabiliseringen gjøres vanligvis når tilsetningsstoffene er nøye gransket.
Søknad og fordeler
Det brukes vanligvis i metallurgisk industri hvor porøsitet spiller en avgjørende rolle.
Slike skum brukes til isolasjon
Gelstøpemetode
Når homogenitet og høyere styrke foretrekkes, er gelstøping den beste metoden forkeramisk produksjonProsessen er enkel og starter med blanding av en kolloidal suspensjon med en vannløselig monomer og et skumdannende middel. Etter polymerisasjonen blir skummet gelert. Gelstøpingen produserer sterke og stive keramiske skum.
Søknad og fordeler
Den brukes til å produsere filtre eller slitesterke membraner i kjemisk industri
Biomedisinske felt for implantater og støttende superstrukturer
Prosessen sikrer porøsitetskontroll og høy grad av ensartethet.
Replikasjonsteknikk
Replikasjonsmetoden involverer metoden medkeramisk produksjonder en keramisk oppslemming er belagt over et skum. Polymerskummet brennes senere av gjennom sintring. Dette vil duplisere et keramisk skum som opprinnelig ligner på et polymerskum. De keramiske skummene som produseres med replikasjonsteknologi har høyere permeabilitet og lavere styrke.
Søknad og fordeler
Den brukes til å produsere komplekse geometrier som beinimplantater innen biomedisinsk felt
Bil- og romfartsindustrien bruker vanligvis keramikk produsert med replikametoden på grunn av den lette vekten.
De nøye vurderingene i prosessen sikrer at det ikke finnes noen hulromsdefekter i materialets grunnleggende geometri.
Prosessen med stivelseskonsolidering
Stivelseskonsolideringsmetoden forkeramisk produksjoner generelt billig og gir ingen giftighet. Det er miljøvennlig og bruker en temperatur på rundt 300–600 grader C for brenning. Temperaturen sikrer at det ikke dannes noen defekter under dannelsen av det keramiske skummet.
Geleringsmiddelet, som for eksempel stivelse av næringsmiddelkvalitet, tilsettes det keramiske pulveret og blandes deretter i destillert vann. Blandingen gjennomgår deretter prosesser som omrøring, støping, koagulering og til slutt tørking. Når den er tørket, sintres den dannede enheten ved høyere temperatur, noe som resulterer i dannelsen av keramisk skum.
Søknad og fordeler
Sikrer at det ikke oppstår noen tomme defekter
Miljøvennlig metode for keramikkproduksjon
Emulsjonsmetode
I emulsjonsmetoden, som navnet antyder, brukes emulsjoner til å gjørekeramisk produksjonfor å lage skum. De keramiske partiklene suspenderes i en blanding av to ikke-blandbare væsker. Når emulsjonen er dannet og stabilisert, fjernes den andre væskefasen enten ved fordampning eller forbrenning.
Søknad og fordeler
Emulsjonsteknikken sikrer god filtereffektivitet og er derfor bredt anerkjent i filtreringssystemer.
De brukes til produksjon av porøse isolasjonsmaterialer og tilbyr lav vekt.
Selv om teknikken sikrer god porestørrelse og jevn fordeling, gjør produksjonsmetodens avgjørende betydning teknikken vanskeligere å bruke.
Solgel-metoden
Solgelmetoden, som navnet antyder, er omdannelsen av en løsning til en keramisk struktur mens de kjemiske forholdene kontrolleres i trinnet. I solgelmetodenkeramisk produksjonPorøsiteten kontrolleres nøye uten at det går på bekostning av materialets essensielle styrke.
Søknad og fordeler
Metoden brukes vanligvis i produksjon av filmer, belegg, sensorer osv.
Høyrent skum produseres
Konklusjon
Rapporten dekket detaljer om skum, ulike typer skum og de globale teknikkene for produksjon av keramisk skum. For keramisk skum spiller egenskapskontroll en avgjørende rolle. De forskjellige produksjonsmetodene sikrer at de gunstige egenskapene tas i bruk for å underbygge den utsatte applikasjonen.
Publisert: 10. juni 2026