Che cosa sono le ceramiche a nido d'ape?
Le ceramiche a nido d'ape sono un nuovo tipo di ceramica industriale con una struttura a nido d'ape come struttura principale. All'interno, ci sono molti canali paralleli a forma di nido d'ape interconnessi, e queste unità a nido d'ape sono divise in pareti sottili con diverse forme di reticoli. Dal suo primo utilizzo nella purificazione dei gas di scarico delle piccole automobili alla sua ampia applicazione in industrie come chimica, energia, metallurgia, petrolio, elettronica, meccanica, ecc. oggi, sta diventando sempre più diffusa e ha notevoli prospettive di sviluppo.
Classificazione dei materiali e usi delle ceramiche a nido d'ape
Le ceramiche a nido d'ape possono essere realizzate con vari materiali. I principali materiali includono: cordierite, mullite, titanato di alluminio, carbone attivo, carburo di silicio, allumina attivata, zirconia, nitruro di silicio e matrici composite come cordierite mullite e titanato di alluminio cordierite. Dopo che la polvere o le particelle di carbone attivo sono state trasformate in forme di ceramica a nido d'ape, le capacità di purificazione e trattamento delle acque reflue nel trattamento delle acque sono notevolmente migliorate, specialmente nell'industria farmaceutica, dove antibiotici, ormoni, vitamine, iniezioni di acido nucleico e varie iniezioni, farmaci, ecc. vengono disidratati, decolorati e le impurità vengono rimosse.
I prodotti in ceramica a nido d'ape possono essere suddivisi in quattro categorie in base al loro scopo: materiali di accumulo di calore, riempitivi, supporti per catalizzatori e materiali filtranti.
Prestazioni delle ceramiche a nido d'ape
- Grande area superficiale specifica
- Leggero
- Basso coefficiente di espansione termica
- Grande capacità termica specifica
- Resistente agli acidi e agli alcali
- Buona stabilità chimica
- Buone prestazioni di isolamento
- Buona resistenza agli shock termici
- Alta porosità
Metodi di preparazione delle ceramiche a nido d'ape
1. Metodo di estrusione
2. Formatura per pressofusione a caldo
3. Metodo di colata
4. Metodo di pressatura
Tra questi, la pressofusione a caldo, lo stampaggio a iniezione e i metodi di compressione sono difficili da preparare ceramiche a nido d'ape ad alta densità di pori, di grandi dimensioni e a pareti sottili. Nei processi di produzione effettivi, il metodo più ampiamente utilizzato per preparare ceramiche a nido d'ape è lo stampaggio per estrusione.
Materiali comuni per ceramiche a nido d'ape
Porcellana di alluminio
Le ceramiche ossidiche principalmente composte da Al2O3-SiO2 e contenenti una certa quantità di mineralizzatori come Ba, Ca, Zr, Mg appartengono alla categoria delle ceramiche di alluminio. Il contenuto di Al2O3 varia dal 45% al 99%. Secondo le diverse fasi cristalline principali, le ceramiche di alluminio possono essere suddivise in ceramiche di corindone (Al2O3>95%), ceramiche di mullite (Al2O3-50%) e ceramiche di corindone mullite (Al2O3-75%). Le ceramiche di alluminio sono principalmente utilizzate in petrolchimica, fusione dei metalli, torri di desolforazione, forni di reazione, torri riempite, ecc. Servono come materiali di supporto e riempitivi per catalizzatori nei reattori. Grazie alle loro buone proprietà meccaniche, stabilità chimica e resistenza al calore, le ceramiche di alluminio possono adattarsi bene ad ambienti di lavoro ad alta temperatura, alta pressione e fortemente corrosivi.
Mullite
La mullite è una serie di minerali composti da silicati di alluminio, principalmente inclusi mullite fusa ad alta purezza, mullite fusa ordinaria, mullite sinterizzata da concentrato di bauxite naturale e mullite sinterizzata leggera. I cristalli naturali di mullite sono sottili e aghiformi e a grappolo radiale, con una temperatura di fusione di circa 1910°C. Questo tipo di minerale è relativamente raro ed è per lo più sintetizzato artificialmente. La mullite è un minerale formato da silicato di alluminio ad alte temperature, ed è formata quando il silicato di alluminio viene riscaldato artificialmente. La mullite ha le caratteristiche di resistenza alle alte temperature, alta resistenza, bassa conducibilità termica ed effetti significativi di risparmio energetico. Tra questi, la sua resistenza al fuoco è particolarmente eccellente, ed è ancora stabile a 1800°C, e si decompone in corindone e fase liquida a 1810°C. È per lo più utilizzata nella produzione di materiali refrattari ed è ampiamente utilizzata in industrie come ceramica, metallurgia, fonderia ed elettronica.
Carburo di silicio
Il carburo di silicio (SiC) è prodotto fondendo materie prime come sabbia di quarzo, coke di petrolio (o coke di carbone) e segatura (è necessario il sale per produrre carburo di silicio verde) attraverso un forno a resistenza ad alta temperatura. È un tipo di carburo con alta durezza Mohs, con un grado di 9,5, secondo solo al diamante più duro del mondo (grado 10), e ha un'eccellente conducibilità termica. È un semiconduttore che può resistere all'ossidazione ad alte temperature. Tra le materie prime refrattarie high-tech non ossidiche contemporanee come C, N e B, il carburo di silicio è il più ampiamente utilizzato ed economico, che può essere chiamato sabbia d'acciaio o sabbia refrattaria. Il carburo di silicio prodotto industrialmente comune è diviso in due tipi: carburo di silicio nero e carburo di silicio verde, entrambi cristalli esagonali con una gravità specifica di 3,20-3,25 e una microdurezza di 2840-3320kg/mm². Il carburo di silicio ha le caratteristiche di stabilità chimica, alta conducibilità termica, piccolo coefficiente di espansione termica e buona resistenza all'usura. Il materiale refrattario avanzato realizzato con esso è resistente al calore, antiurto, di piccole dimensioni, leggero e ad alta resistenza, con un buon effetto di risparmio energetico.
Cordierite
La cordierite, nota anche come zaffiro d'acqua o dichroite, ha la formula chimica Mg2Al4Si5O18; Può contenere elementi come Na, K, Ca, Fe, Mn e H2O. Prodotta in scisti, gneiss e rocce ignee alterate, è un minerale di silicato che può essere incolore ma di solito ha un colore blu chiaro o viola chiaro, con una lucentezza vitrea. La cordierite di magnesio può essere sintetizzata artificialmente per essere utilizzata come materiale refrattario. La cordierite, grazie alla sua buona resistenza al fuoco e al basso tasso di espansione termica, può essere utilizzata per realizzare materiali come ceramiche e vetro. Ora è comunemente utilizzata come materia prima per supporti a nido d'ape nei purificatori per automobili.
Ossido di zirconio
Le ceramiche in zirconia sono ampiamente utilizzate nel campo delle ceramiche strutturali grazie alla loro elevata tenacità, alta resistenza alla flessione, alta resistenza all'usura, eccellenti prestazioni di isolamento e coefficiente di espansione termica simile all'acciaio. In termini di ceramiche funzionali, grazie alla loro eccellente resistenza alle alte temperature, sono utilizzate come materie prime principali per tubi di riscaldamento a induzione, materiali refrattari ed elementi riscaldanti. Inoltre, la zirconia è ampiamente utilizzata nei rivestimenti a barriera termica, nei supporti per catalizzatori, nel settore medico, sanitario, nei materiali refrattari, nei tessuti e in altri campi.
Corindone
Il corindone è una gemma formata dalla cristallizzazione dell'ossido di alluminio (Al2O3), con un contenuto di alluminio estremamente elevato. Il corindone mescolato con cromo metallico ha un colore rosso brillante ed è generalmente chiamato rubino; Il corindone blu o incolore è generalmente classificato come zaffiro. Il corindone si posiziona al 9° posto nella scala di durezza di Mohs. La gravità specifica è 4,00, con una struttura a reticolo di colonne esagonali. A causa della durezza del corindone e del suo prezzo relativamente inferiore rispetto ai diamanti, è diventato un buon materiale per carta vetrata e strumenti di levigatura.
Tendenza di sviluppo
- il tasso di penetrazione delle ceramiche a nido d'ape domestiche nel mercato di fascia alta aumenterà -
Le ceramiche a nido d'ape domestiche hanno raggiunto un tasso di penetrazione localizzato superiore al 90% nel campo del risparmio energetico e della purificazione dei gas di scarico industriali di bassa gamma. Si prevede che nei prossimi cinque anni, le imprese cinesi di produzione di ceramiche a nido d'ape supereranno continuamente le barriere tecniche nel mercato di fascia alta e si prevede che aumenteranno il tasso di penetrazione dei prodotti di fascia alta. Per lungo tempo, la tecnologia di base e il mercato dei prodotti per il trattamento della purificazione dei gas di scarico delle automobili sono stati monopolizzati dai giganti stranieri, e Corning negli Stati Uniti e NGK in Giappone hanno entrambi goduto del periodo di dividendi dello sviluppo ad alta velocità nell'industria automobilistica. Con l'aggiornamento del sesto standard nazionale della Cina, le ceramiche a nido d'ape domestiche in Cina entreranno in un periodo di finestra di sviluppo.
Oltre ad essere utilizzate nei sistemi di trattamento dei gas di scarico delle automobili, le ceramiche a nido d'ape possono essere utilizzate anche in campi come la filtrazione e separazione di precisione, la riduzione del rumore e l'isolamento, la separazione e purificazione dei gas e la disidratazione. L'ambito di applicazione si è anche ampliato dalla metallurgia tradizionale, ingegneria chimica e materiali da costruzione a molti aspetti come biochimica, ingegneria elettronica, industria alimentare e delle bevande, aerospaziale, ecc., con ampie prospettive di applicazione sul mercato. Con l'ottimizzazione e il miglioramento di nuovi processi e materiali, i campi di applicazione delle ceramiche a nido d'ape saranno ulteriormente ampliati, evidenziando notevolmente il loro valore economico e i benefici sociali.
