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    一文了解廣受青睞的泡沫陶瓷,是一種怎樣的材料?

    發布時間:2022-08-09

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    泡沫陶瓷的分類
    (1)按各孔穴是否具有固體壁面,泡沫陶瓷可以分為開孔(網狀)陶瓷材料和閉孔陶瓷材料。如果形成泡沫體的固體包含于孔棱中,則稱之為開孔陶瓷材料,其孔隙是相互連通的;如果存在固體壁面,則泡沫體稱為閉孔陶瓷材料,其中的孔穴由連續的陶瓷基體相互分隔。但大部分泡沫陶瓷既存在開孔孔隙又存在少量閉孔孔隙。(2)按照氣孔孔徑大小,泡沫陶瓷一般可以分為兩類微孔材料和宏孔材料,一般來說孔隙的直徑小于2nm的為微孔材料;孔隙在2~50nm之間的為介孔材料;孔隙在50nm以上的為宏孔材料。(3)泡沫陶瓷按材質可分為以下幾種:①硅藻土質材料:主要以精選硅藻土為原料,加粘土燒結而成,用于精濾水和酸性介質中。②鋁硅酸鹽材料:以耐火粘土熟料、燒礬土、硅線石和合成莫來石質顆粒為骨料。具有耐酸性和耐弱堿性,使用溫度達1000℃。③高硅質硅酸鹽材料:主要以硬質瓷渣、耐酸陶瓷渣及其他耐酸的合成陶瓷顆粒為骨料生產,具有耐水性和耐酸性,使用溫度達700℃。④陶質材料:組成接近高硅質硅酸鹽材料,是一種主要以多種粘土熟料顆粒與粘土等混合而得到的微孔陶瓷材料。⑤剛玉和金剛砂材料:以不同型號的電熔剛玉和碳化硅顆粒為骨料,具有耐強酸、耐高溫特性,耐高溫可達1600℃。

    ⑥氧化鋯材料:基本材質是氧化鋯ZrO2,具有高的強度和高溫沖擊力,耐熱溫度高于1700℃。

    泡沫陶瓷新材料-晶體生長爐

    泡沫陶瓷的性能
    1、通孔率高。泡沫陶瓷的通孔率在多孔陶瓷中是較高的,它的通孔率可高達蜂窩陶瓷的1.5倍。正是由于泡沫陶瓷的這種高通孔率,使得它的網眼孔徑能夠得到有效的控制。因為在金屬熔融過濾過程中,不同的金屬溶液對于濾板孔徑大小的要求是不一樣的,而泡沫陶瓷這一特性能夠很好地滿足具體的需求。

     2、強度較高。泡沫陶瓷的強度是由它的制成材料和網絡骨架的粗細來決定的。骨架的粗細可以用泡沫陶瓷的體積密度來表示。若使骨架變粗可以提高體積密度,增加制品的機械強度。但提高得過多,通孔孔隙會被料漿堵塞,壓力損失變大。同時,由于泡沫陶瓷的三維立體結構,使得它在受力過程中,強度不會出現方向性的變化。 3、熱穩定性好。金屬在熔融過濾的時候,由于工作環境溫度變化快,使得過濾材料在熱穩定性方面具有較高的要求。而泡沫陶瓷配件可以很好地滿足這一點,所以當前金屬熔融過濾中普遍的采用泡沫陶瓷過濾板。 泡沫陶瓷材料微孔的表面化學特性和微孔的尺寸對泡沫陶瓷的性能有著重大的影響。而決定微孔的表面化學特性的因素有陶瓷的組成、狀態和微孔的表面處理等方面。微孔的尺寸特性中,微孔直徑、分布、形式、比表面積等對其過濾、分離性能有很大的影響。3、吸聲材料由于從表面到內部具有的三維貫通的網狀微孔結構,它可以使吸進的聲波在孔隙中振動空氣,從而與陶瓷體網絡發生摩擦,通過粘滯作用使聲波轉變為熱能而消耗,起到靜音效果。被應用于隧道、地鐵、影劇院、錄音室等需要靜音的環境,以及高架橋、建筑施工現場、露天變壓器等高噪音場合。由于此類陶瓷可耐氣候變化,抗熱、抗震和抗腐蝕,能忍受風吹、日曬、雨淋的侵蝕而不改變網狀結構,同時,對其表面美化處理后不會影響其吸音效果,因而具有很好的應用前景。3,泡沫陶瓷的應用 

    隨著科學技術的發展以及社會的進步,泡沫陶瓷被應用到化工、環保、節能等各個領域,以下做簡單介紹。 

    泡沫陶瓷新材料圓形爐膛.jpg

    1、過濾器泡沫陶瓷過濾器由于具有過濾面積大,熱震穩定性好、化學穩定性高和良好的抗金屬沖刷性能以及過濾效率好的特點,因此在金屬熔體過濾凈化技術中,作為一種新型高效過濾器,得到了人們的重視,適用于鋁合金、鈦合金等金屬鑄造過程中的過濾,也適用于鋼鐵鑄件加工過程中對金屬溶液的過濾。
    2、催化劑載體泡沫陶瓷具有良好的吸附能力和活性,被覆催化劑后,反應流體通過泡沫陶瓷孔道,將提高轉化效率和反應速率。由于泡沫陶瓷具有比表面積高、熱穩定性好、耐磨、不易中毒、低密度等特點,作為汽車尾氣催化凈化器載體已被大面積使用。將泡沫陶瓷汽車尾氣催化器安裝在汽油車排氣管中,可以使汽油車排出的CO、NO有害氣體轉化成CO2、H2O、N2,轉化率可達90% 以上;用在柴油車上,碳粒凈化率在50% 以上。當泡沫陶瓷濾芯積滿碳粒時,可以采用催化氧化法或電控燃燒法再生,達到長期使用的目的。4、節能隔熱材料由于泡沫陶瓷中閉氣孔的存在,降低了其放熱效率,減少了熱傳播過程中的對流,使泡沫陶瓷具有熱傳導率低、抗熱震性能優良等特性,是一種理想的耐熱材料。比如傳統的窯爐和高溫電爐的內襯就多為泡沫陶瓷。它還被用于航天飛機的外殼隔熱。泡沫陶瓷具有巨大的比表面積,在高溫條件下,由于熱交換面積大,可用作換熱材料。如把泡沫陶瓷體放在加熱爐煙道口,爐內高溫氣體可以通過泡沫陶瓷進入煙道,同時把陶瓷體加熱到接近爐內溫度。另外,作為核工業隔熱材料使用,不會因為核輻射而降低隔熱性能。總之,泡沫陶瓷做為隔熱和換熱材料節能效果較好。5、醫療衛生方面的應用 
    目前在研究領域加大了對泡沫陶瓷構成材料的研究,并取得了一些成果。特別是羥基磷灰石生物陶瓷,被應用于醫療衛生行業。因為羥基磷灰石陶瓷與人體骨骼、牙齒無機質的成分極為相似,不會危害人體健康,并且具有良好的生物相容性和生物活性。泡沫陶瓷相互連通的孔隙有利于組織液的微循環,可以促進細胞的滲入和生長。
    6、擴散、滲透和吸附方面的應用應用泡沫陶瓷作一次電池、二次電池、堿性電池、熔鹽電池和嫩料電池的隔膜,可以明顯的提高電池的壽命。用微孔陶瓷可制作土壤鹽分、水分測量傳感器。利用泡沫陶瓷均勻分布的氣孔,對氣焊時回火的氧-乙炔混合可燃氣體有阻燃止火作用,可作阻燃止火器。還可根據氣孔對高速高能噪音阻滯、耗損作用制成泡沫陶瓷消聲器。  隨著對泡沫陶瓷以及相關制成材料研究的加深,泡沫陶瓷的身影越來越多的出現在人們的生產工作中。而且,由于泡沫材料具有使用方便、價格便宜、制造工藝簡單的特點,可以通過選擇材質和改善制造工藝賦予泡沫陶瓷更多的功能和用途,實現巨大的經濟效益和社會效益。不過,泡沫陶瓷當前還存在著一些技術方面的問題,有待進一步的改善和提高。


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