Gốm xốp giữ một vị trí đặc biệt trong chế độ khoa học vật liệu và những tiến bộ của nó. Mật độ tối thiểu, độ xốp và các đặc tính cách nhiệt tuyệt vời của vật liệu làm cho chúng hữu ích trong nhiều ứng dụng. Bài viết dưới đây đề cập đến các khía cạnh khác nhau và mô tả các phương pháp khác nhau có thể có của bọt Sản xuất gốm sứ.
Điều gì làm cho bọt gốm và kim loại trở nên nổi tiếng?
Bọt có thể là gốm hoặc bọt kim loại được tạo ra từ khí nạp vào các lỗ rỗng của vật liệu nền. Các lỗ rỗng có thể được bịt kín hoặc khép kín trong tự nhiên hoặc được kết nối với nhau và để hở. Thực thể chính xác định đặc tính của bọt là phạm vi các lỗ rỗng mà nó sở hữu. Nhìn chung, các lỗ rỗng hoặc khoảng trống nằm trong khoảng từ 75 – 90 % của vật liệu nền.
Bọt nhôm so với bọt gốm: So sánh
Bọt nhôm
Bọt kim loại theo thuật ngữ đơn giản là kim loại chứa đầy các khoảng khí xốp chiếm phần lớn thể tích của chúng. Các loại bọt kim loại cao cấp thường được sản xuất bằng cách giữ nhôm làm kim loại cơ bản. Nhôm bọt kim loại được tạo thành từ nhôm, trong đó các lỗ rỗng được tạo ra bởi khí vào kim loại nóng. Có thể sử dụng khí hoặc chất phân tán để tạo ra các lỗ rỗng trong nhôm nóng chảy.
Cấu trúc của nhôm kim loại bọt có các sợi nhôm liên kết với nhau về cơ bản có hai loại. Hai loại Bọt kim loại nhôm là loại tế bào mở bọt nhôm hoặc loại ô kín. Công dụng chính của bọt là bọt nhôm này vẫn có thể thay đổi theo các đặc tính thuận lợi mà người ta yêu cầu. Diện tích bề mặt lớn, hình thái khác nhau và trọng lượng nhẹ là những đặc điểm hấp dẫn của Bọt nhôm.
Tính chất của bọt nhôm
-
Bọt nhôm thường giữ trạng thái trơ với ngọn lửa
-
Các bọt nhôm có kích thước trong khoảng 2-11 mm ở mỗi ô và có độ xốp khoảng 70 – 90%
-
Kích thước của bọt có thể thay đổi tùy theo ứng dụng và chúng có độ bền 44 MPa
-
Các nhôm kim loại bọt có điện trở lớn hơn kim loại nhôm thông thường khoảng 100 lần hoặc hơn.
Ứng dụng của bọt nhôm
-
An toàn ô tô đang ngày càng trở nên phổ biến nhờ vào các vật liệu nhẹ để bọt nhôm.
-
Sự hấp thụ âm thanh của bọt nhôm tạo ra vật liệu phụ gia tốt nhất trong sản xuất ô tô
-
Bọt nhôm có bản chất nhẹ và được ứng dụng trong ngành hàng không vũ trụ.
-
Bọt nhôm phù hợp nhất trong ngành thiết kế vì nó có chức năng như vật liệu cố định tốt khi kết hợp với gỗ.
Bọt kim loại được tạo ra như thế nào?
Phương pháp sản xuất phổ biến Bọt nhôm hoặc bọt kim loại là phương pháp phun khí. Bước đầu tiên bao gồm việc chuẩn bị hỗn hợp nền kim loại bằng cách sử dụng oxit nhôm và magiê hoặc silicon carbide. Sau khi hỗn hợp nóng chảy được hình thành, không khí, nitơ hoặc argon được phun qua vòi phun hoặc cánh quạt để đảm bảo phân phối đồng đều trong hỗn hợp.
Một cách khác để sản xuất bọt kim loại là sử dụng chất tạo bọt. Sự phân hủy do nhiệt gây ra khiến chất tạo bọt giải phóng khí và tạo ra các lỗ rỗng. Các ngành công nghiệp cũng sử dụng phương pháp khác để tạo thành eutectic khí rắn để tạo bọt khi có hydro. Trong quá trình sản xuất như vậy, các lỗ rỗng có kích thước từ 10 micromet đến 10 mm.
Bọt gốm
Bọt gốm do cấu trúc tế bào của nó đã trở thành một phần không thể thiếu trong sản xuất vật liệu. Quá trình sản xuất đơn giản kết hợp sử dụng polyme với bùn gốm. Cơ thể sẽ giữ lại gốm trong cấu trúc của nó, nơi nhiệt độ cao và đặc tính cách nhiệt có lợi ích bổ sung. Bọt gốm có nhiều ứng dụng khác nhau như cách nhiệt, cách âm và nhiều ứng dụng khác nhau tiêu tốn nhiều năng lượng.
Tính chất của bọt gốm
Bọt gốm thường bao gồm các cấu trúc tế bào có bản chất xốp. Mặt khác, cấu trúc mạng ba chiều giòn với các khoảng trống hoặc lỗ rỗng có thể nhìn thấy trong vật liệu. Các lỗ rỗng trong các ô có kích thước tuyến tính và thường được đo bằng milimét đến micrômét. Mặc dù bọt gốm xốp cứng với các lỗ rỗng được không khí hoặc khí chiếm giữ lên đến 95 – 96%.
Có nhiều loại bọt gốm khác nhau được làm từ Silicon Carbide, Alumina, Zirconia, Titania và Silica. Bọt gốm được biết đến vì trọng lượng nhẹ. Chúng có khả năng thấm tốt đối với các thực thể được chọn. Độ bền nén của bọt gốm cao hơn.
Tính chất đặc biệt của loại bọt gốm này khiến chúng trở thành lựa chọn tốt cho các ứng dụng gia công.
Ứng dụng của bọt gốm
-
Các cấu trúc vi mô của ngành công nghiệp gốm sứ đã hữu ích trong ngành công nghiệp điện tử. Chúng hữu ích trong việc sản xuất các thực thể của pin, điện cực, v.v.
-
Tính chất cách nhiệt của gốm được sử dụng để cung cấp khả năng chịu nhiệt tốt. Chúng có thể được sử dụng làm vật liệu kết cấu trong cách nhiệt để cung cấp vai trò kép là cách nhiệt và độ bền.
-
Bọt gốm có thể được sử dụng để kiểm soát ô nhiễm. Tính thấm khiến chúng trở thành một thực thể hiệu quả để xử lý kiểm soát ô nhiễm. Bọt gốm cung cấp diện tích bề mặt cho chất xúc tác oxy hóa các hạt bị bắt giữ.
-
Bọt gốm cũng được sử dụng để hỗ trợ các cấu trúc hỗ trợ trong cơ thể con người do tính tương thích sinh học của chúng.
Phương pháp sản xuất gốm sứ
Dưới đây là một số phương pháp phổ biến để sản xuất bọt gốm để bạn tham khảo:
Quá trình tạo bọt trực tiếp
Quá trình này bắt đầu bằng cách tạo hỗn hợp bùn gốm sau đó tạo bọt. Sau khi quá trình trùng hợp hoàn tất, khuôn được lấy ra và bọt hình thành được sấy khô và sau đó thiêu kết. Quá trình này tạo ra các lỗ rỗng chắc hơn có thể chịu được gia công cao hơn.
Quá trình này được hỗ trợ bởi một chất tạo bọt giúp tạo bọt khi trộn trong bùn gốm sau đó được ổn định rồi đông đặc. Sản xuất gốm dựa trên bọt trực tiếp được biết đến là đơn giản và đáng tin cậy và có lợi cho việc kiểm soát độ xốp. Quá trình ổn định thường được thực hiện sau khi các chất phụ gia được kiểm tra kỹ lưỡng.
Ứng dụng và Ưu điểm
-
Nó thường được sử dụng trong ngành công nghiệp luyện kim, nơi độ xốp đóng vai trò quan trọng
-
Những loại bọt như vậy được sử dụng để cách nhiệt
Phương pháp đúc gel
Khi tính đồng nhất và độ bền cao hơn được ưa chuộng thì đúc gel là phương pháp tốt nhất cho sản xuất gốm sứ. Quá trình này đơn giản và bắt đầu bằng việc trộn hỗn dịch keo với monome tan trong nước và chất tạo bọt. Sau khi trùng hợp, bọt được tạo gel. Quá trình đúc gel tạo ra bọt gốm cứng và bền.
Ứng dụng và Ưu điểm
-
Nó được sử dụng để sản xuất bộ lọc hoặc màng bền trong ngành công nghiệp hóa chất
-
Các lĩnh vực y sinh học dành cho cấy ghép và các siêu cấu trúc hỗ trợ
-
Quá trình này đảm bảo kiểm soát độ xốp và độ đồng đều cao.
Kỹ thuật sao chép
Phương pháp sao chép bao gồm phương pháp sản xuất gốm sứ trong đó một lớp bùn gốm được phủ lên bọt. Bọt polyme sau đó được đốt cháy thông qua quá trình thiêu kết. Điều này sẽ sao chép bọt gốm trông giống như bọt polyme ban đầu. Bọt gốm được sản xuất bằng công nghệ sao chép có độ thấm cao hơn và độ bền thấp hơn.
Ứng dụng và Ưu điểm
-
Nó được sử dụng để sản xuất các hình dạng phức tạp như cấy ghép xương trong lĩnh vực y sinh
-
Ngành công nghiệp ô tô và hàng không vũ trụ thường sử dụng gốm sứ được sản xuất theo phương pháp sao chép do trọng lượng nhẹ
-
Những cân nhắc cẩn thận trong quá trình này đảm bảo không có khiếm khuyết nào tồn tại trong hình dạng cơ bản của vật liệu.
Quá trình kết tinh tinh bột
Phương pháp cô đặc tinh bột sản xuất gốm sứ nói chung là rẻ và không gây ra bất kỳ độc tính nào. Thân thiện với môi trường và sử dụng nhiệt độ khoảng 300 – 600 độ C để đốt. Nhiệt độ đảm bảo không có khuyết tật nào trong quá trình hình thành bọt gốm.
Chất tạo gel như tinh bột thực phẩm được thêm vào bột gốm và sau đó trộn với nước cất. Sau đó, hỗn hợp trải qua các quá trình như khuấy, đúc, đông tụ và cuối cùng là sấy khô. Sau khi sấy khô, thực thể được hình thành sẽ được thiêu kết ở nhiệt độ cao hơn dẫn đến sự hình thành bọt gốm.
Ứng dụng và Ưu điểm
-
Đảm bảo không có khuyết tật vô hiệu
-
Phương pháp sản xuất gốm sứ thân thiện với môi trường
Phương pháp nhũ tương
Trong phương pháp nhũ tương như tên gọi của nó, nhũ tương được sử dụng để làm sản xuất gốm sứ để tạo bọt. Các hạt gốm được tạo ra để lơ lửng trong hỗn hợp gồm hai chất lỏng không hòa tan. Khi nhũ tương được hình thành và ổn định, pha lỏng còn lại được loại bỏ bằng cách bốc hơi hoặc đốt cháy.
Ứng dụng và Ưu điểm
-
Kỹ thuật nhũ tương đảm bảo cung cấp hiệu quả lọc tốt do đó được công nhận rộng rãi trong các hệ thống lọc
-
Chúng được sử dụng để sản xuất vật liệu cách nhiệt xốp và có trọng lượng nhẹ.
-
Mặc dù kỹ thuật này đảm bảo kích thước lỗ chân lông tốt và phân bố đồng đều, nhưng tính quan trọng của phương pháp sản xuất khiến kỹ thuật này khó sử dụng hơn.
Phương pháp Sol-gel
Phương pháp sol gel như tên gọi của nó là quá trình chuyển đổi dung dịch thành cấu trúc gốm trong khi các điều kiện hóa học được kiểm soát trong bước này. Trong phương pháp sol gel sản xuất gốm sứ độ xốp được kiểm soát chặt chẽ mà không làm giảm độ bền cơ bản của vật liệu.
Ứng dụng và Ưu điểm
-
Phương pháp này thường được sử dụng trong sản xuất màng, lớp phủ, cảm biến, v.v.
-
Sản xuất bọt có độ tinh khiết cao
Phần kết luận
Bài viết đề cập đến chi tiết về bọt, các loại bọt khác nhau và các kỹ thuật sản xuất bọt gốm toàn cầu. Đối với bọt gốm, việc kiểm soát đặc tính đóng vai trò quan trọng. Phương pháp sản xuất khác nhau đảm bảo rằng đặc tính thuận lợi được đưa ra để hỗ trợ ứng dụng.