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陶瓷科普|前沿材料泡沫陶瓷,究竟应用在哪些领域?

发布时间:2022-12-11
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跟我一起了解前沿

泡沫陶瓷是一种具有高比面积、高气孔率、低密度、低热传导系数,对液体和气体介质有选择透过性,并具有能量吸收和阻尼特性等优异性能的新型材料。

泡沫陶瓷在熔融金属、气体液体过滤、净化分离、化工催化载体、吸声减震、**保温材料、生物材料、特种墙体材料和传感器材料等方面作用显著,广泛应用于环保、能源、化工、生物等领域。

泡沫陶瓷

泡沫陶瓷材料的发展始于20世纪70年代,其孔径从纳米级到微米级不等,气孔率在20%~95%之间,使用温度为常温~1600℃。

按孔隙之间关系,泡沫陶瓷可分为:闭口气孔和开口气孔。

氧化锆泡沫陶瓷过滤片

闭口气孔:指陶瓷材料内部微孔允布在连续的陶瓷基体中,孔与孔之间相互隔离。

开口气孔:包括材料内部孔与孔之间相互连通和一边开口、另一边闭口形成不连通气孔两种。

泡沫陶瓷的应用

1、催化剂载体材料

泡沫陶瓷具有高比表面性,使其作为催化剂载体,可以增加有效接触面积,增强催化效果,且其具有耐热、不污染、不易中毒、成本低廉等优点,已广泛应用于汽车尾气、化工领域等处理有毒、恶臭等有害气体,进一步保护环境。

泡沫陶瓷作为催化剂载体应用于汽车尾气处理

2、隔热材料

在泡沫陶瓷中由于闭气孔的存在,降低了其放热效率,减少了热传播过程中的对流,使泡沫陶瓷具有热传导率低、抗热震性能优良等特性,是一种理想的耐热材料。

例如由泡沫陶瓷制作的典型耐热材料为耐热砖,其材质有ZrO2、SiC、Si3N4和镁质材料等,使用温度高达1600℃。目前,世界上最好的隔热材料正是这类材料,称之为“超级绝热材料”,被应用于航天飞机外壳的隔热等。

泡沫陶瓷作为隔热材料应用于航天航空

3、燃烧器

目前,泡沫陶瓷材料又一个用途是作为多孔介质燃烧器。因其通过陶瓷材料提供的良好热交换降低了火焰温度,故在惰性多孔陶瓷表面内或在接近多孔陶瓷表面处进行各种燃料的预混合燃烧,从而节省了能量,并显著降低了COx、NOx排放。泡沫陶瓷材料应用于多孔介质燃烧器

4、生物材料

目前研究正正致力于生物材料—多孔羟基磷灰石生物泡沫陶瓷的研究。多孔羟基磷灰石陶瓷与人体骨骼、牙齿无机质的成分极为相似,对人体**,具有极好的生物相容性和生物活性,而且其相互连通的孔隙有利于组织液的微循环,促进细胞的渗入和生长。

多孔羟基磷灰石生物泡沫陶瓷应用于人体骨骼

未来,泡沫陶瓷还会在更多新兴领域大显身手,在现代科技的改造下,为陶瓷这一传统的材料注入新的血液,焕发出更多光彩。

文章来源:北京陶瓷艺术馆

 

 

责任编辑:王主编

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