Qual è la prospettiva di applicazione di materiali ceramici filtranti porosi

I materiali ceramici filtranti porosi sono un tipo di materiale composito a matrice ceramica ricco di pori. Oltre ad avere le proprietà di resistenza ad alta temperatura, resistenza alla corrosione e non invecchiamento dei materiali ceramici, i materiali ceramici filtranti porosi hanno anche proprietà eccellenti che altri materiali densi non hanno, come peso leggero, assorbimento del suono, isolamento termico, assorbimento di energia e alta superficie specifica. Queste proprietà fanno sì che i materiali ceramici porosi abbiano buone applicazioni nella filtrazione e purificazione, nel carico del catalizzatore, nell’assorbimento del suono, nell’assorbimento degli urti, nella prevenzione degli incendi e nella conservazione del calore. In termini di isolamento termico, a causa della bassa conduttività termica della ceramica stessa, il gas riempito nella struttura porosa migliora notevolmente le prestazioni di isolamento termico del materiale, cosicché le ceramiche porose possono essere utilizzate come materiali isolanti ad alta temperatura per l’edilizia, l’aerospaziale, lo stoccaggio, i macchinari e altri campi, In una serie di edifici, motori, frigoriferi, forni industriali e altre applicazioni ingegneristiche sono molto adatti, Si tratta di un materiale funzionale importante per la conservazione del calore, l’isolamento termico e la conservazione a freddo. Quindi lo studio del materiale isolante ceramico poroso ha un significato pratico molto importante.

Materiali ceramici porosi

I materiali isolanti possono essere suddivisi in isolamento ad alta temperatura e isolamento a bassa temperatura a seconda dei loro scopi specifici. L’isolamento ad alta temperatura ha lo scopo di evitare la dispersione del calore interno dell’oggetto, di migliorare l’utilizzazione dell’energia termica o di evitare la caduta della temperatura dell’oggetto o del contenitore. L’isolamento a bassa temperatura è progettato per bloccare il calore entrante dal mondo esterno, impedendo in tal modo l’aumento della temperatura interna dell’oggetto. I materiali ceramici porosi hanno un alto punto di fusione e sono generalmente utilizzati come materiali isolanti termici ad alta temperatura. Attualmente la ceramica porosa è ampiamente utilizzata come materiale isolante termico nei forni a gas tradizionali e nei forni elettrici ad alta temperatura a 1600 gradi centigradi. Nella sonda Shenzhou e nei razzi a marzo lungo, sono stati ben applicati materiali isolanti multistrato costituiti da ceramica porosa e materiali metallici isolanti. La navetta spaziale#Il rivestimento isolante è costituito da ceramica porosa sotto vuoto, il migliore materiale isolante al mondo. Il seguente Xiaobian presenterà brevemente gli importanti materiali ceramici per l’isolamento termico poroso ei loro campi di applicazione.

Ceramiche fibrose porose

La fibra ceramica è un tipo di materiale isolante tradizionale, la prestazione refrattaria eccellente in uno dei materiali fibroleggero refrattario, la composizione chimica principale è silicato di alluminio, struttura ha elevata porosità, porosità e area specifica di superficie, ecc.. La struttura interna dei prodotti in fibra ceramica è una struttura porosa composta da fibra ceramica e aria. Le caratteristiche della microstruttura sono che sia le fasi solide che quelle gassose esistono sotto forma di fasi continue, le sostanze solide esistono sotto forma di fibre, e costituiscono uno scheletro di fase continua, mentre la fase gassosa esiste continuamente nell’intercapedine quadro del materiale fibra. È a causa di questa struttura che la fibra ceramica ha una porosità più elevata, pori più grandi e una superficie specifica, per cui la fibra ceramica ha eccellenti prestazioni di isolamento termico e una bassa densità di volume.

SEM foto di buchi porosi nella struttura della fibra di telaio

I materiali isolanti in fibra ceramica sono stati la prima scelta per i sistemi di protezione termica missilistica e aerospaziale grazie ai loro vantaggi di bassa densità, bassa conduttività termica e elevata capacità termica. Ad esempio, la tessera di isolamento termico utilizzata per l’isolamento superficiale esterno dei veicoli spaziali ad alta velocità è una di queste.

Ceramiche sinterizzate con grandi particelle

Con lo sviluppo dell’industria moderna, l’industria ceramica e metallurgica producevano sempre più scorie e rifiuti ceramici, i ricercatori per lucidare le scorie, la sabbia ad alta temperatura, la sabbia a bassa temperatura, l’argilla come materia prima per preparare i materiali ceramici porosi per la protezione dell’ambiente con la funzione di isolamento termico, realizzano il vero senso dei rifiuti in un tesoro. I materiali ceramici porosi preparati con questo metodo hanno un isolamento termico e una resistenza inferiori rispetto ad altri materiali ceramici, ma il processo è semplice, le materie prime sono abbondanti e il prezzo è basso, e alcuni rifiuti industriali possono essere smaltiti in modo ecologico.

Materiale ceramico poroso ecologico preparato con scorie lucidanti, polvere di pietra Hunan, sabbia b5 e argilla sferica intermedia

A causa del rapido consumo di risorse naturali, la gente sta anche cercando di convertire i materiali di scarto in produzione industriale, come l’uso di sabbia quarzosa e altre preparazioni di mattoni cavi non argillosi, che possono non solo raggiungere lo scopo di risparmiare materie prime, ma anche di risparmiare energia e ridurre le emissioni. Attualmente, il 70% dei materiali murali in europa e negli stati uniti sono diventati mattoni porosi. L’applicazione di materiali porosi isolanti può rendere la casa calda d’inverno e fredda d’estate, il che può ridurre notevolmente l’uso del riscaldamento e del condizionamento dell’aria e di altri apparecchi elettrici, e indirettamente risparmiare energia.

Rivestimento ceramico poroso a barriera termica

Il rivestimento ceramico a barriera termica è attualmente il materiale di isolamento termico più efficace per i motori degli aerei. La tecnologia più avanzata è il rivestimento di ossido d’ ittrio stabilizzato in zirconia (PYSZ) TBC. Il rivestimento a barriera termica è stato ampiamente utilizzato nelle parti terminali di veicoli spaziali e turbine a caldo, che proteggono le parti terminali calde riducendo la temperatura della matrice metallica. Per migliorare ulteriormente le prestazioni di isolamento termico del rivestimento a barriera termica, il rivestimento a barriera termica è preparato In forma porosa. Alcuni ricercatori hanno studiato l’effetto della temperatura e della porosità sulla conduttività termica e hanno confermato che l’introduzione della porosità può migliorare le prestazioni dell’isolamento termico del rivestimento a barriera termica.

I materiali ceramici porosi hanno eccellenti prestazioni di isolamento termico, elevata capacità portante di temperatura, vantaggi incomparabili nel campo dell’isolamento termico ad alta temperatura, soprattutto nel campo della protezione termica aerospaziale con requisiti ambientali e qualitativi rigorosi, per cui i materiali ceramici porosi utilizzati come materiali di isolamento termico hanno ottime prospettive di sviluppo. Attualmente i ricercatori hanno sviluppato una serie di materiali ceramici isolanti porosi e li hanno utilizzati nella pratica di produzione, ma esistono ancora alcune limitazioni e carenze nello sviluppo di materiali ceramici isolanti porosi, come il meccanismo e le condizioni di controllo di vari processi di conduttività termica dei materiali, e i fattori di controllo delle prestazioni di isolamento ceramico poroso non possono essere completamente padroneggiati. Essa limita pertanto la più ampia applicazione delle ceramiche porose. In futuro, i ricercatori interessati dovrebbero esplorare ulteriormente il meccanismo di conduttività termica dei materiali porosi, e l’industrializzazione della preparazione di materiali porosi è la direzione di sviluppo della ceramica porosa.