مناقشة حول السيراميك الخلوي

ما هي سيراميك قرص العسل؟

سيراميك قرص العسل هو نوع جديد من السيراميك الصناعي ذو هيكل يشبه قرص العسل كهيكل رئيسي. في الداخل، هناك العديد من القنوات المتوازية المتصلة على شكل قرص العسل، وهذه الوحدات على شكل قرص العسل مقسمة إلى جدران رقيقة بأشكال مختلفة من الشبكات. من استخدامه الأولي في تنقية عوادم السيارات الصغيرة إلى استخدامه الواسع في صناعات مثل الكيمياء، الطاقة، المعادن، البترول، الإلكترونيات، الآلات، إلخ. اليوم، أصبح استخدامه أكثر انتشارًا وله آفاق تطوير كبيرة.

تصنيف المواد واستخدامات سيراميك قرص العسل

يمكن صنع سيراميك قرص العسل من مواد مختلفة. تشمل المواد الرئيسية: الكورديريت، الموليت، تيتانات الألومنيوم، الكربون المنشط، كربيد السيليكون، الألومينا المنشطة، الزركونيا، نيتريد السيليكون، والمصفوفات المركبة مثل كورديريت الموليت وكورديريت تيتانات الألومنيوم. بعد تحويل مسحوق الكربون المنشط أو الجسيمات إلى أشكال سيراميك قرص العسل، تتحسن قدرات تنقية ومعالجة مياه الصرف بشكل كبير، خاصة في صناعة الأدوية، حيث يتم تجفيف المضادات الحيوية، الهرمونات، الفيتامينات، حقن الأحماض النووية، والحقن المختلفة، والأدوية، وإزالة اللون والشوائب.
يمكن تقسيم منتجات سيراميك قرص العسل إلى أربع فئات حسب الغرض منها: مواد تخزين الحرارة، الحشوات، حوامل المحفزات، ومواد الترشيح.

أداء سيراميك قرص العسل

1. مساحة سطحية نوعية كبيرة
2. خفيف الوزن
3. معامل تمدد حراري منخفض
4. سعة حرارية نوعية كبيرة
5. مقاوم للأحماض والقلويات
6. استقرار كيميائي جيد
7. أداء عزل جيد
8. مقاومة جيدة للصدمات الحرارية
9. مسامية عالية

طرق تحضير سيراميك قرص العسل

1. طريقة التشكيل بالبثق
2. تشكيل بالقالب الساخن
3. طريقة الصب بالحقن
4. طريقة الكبس

من بينها، تعتبر طرق الصب بالضغط الساخن، التشكيل بالحقن، وطرق الكبس صعبة في تحضير سيراميك قرص العسل ذو كثافة مسامية عالية، حجم كبير، وجدران رقيقة. في عمليات الإنتاج الفعلية، الطريقة الأكثر استخدامًا لتحضير سيراميك قرص العسل هي التشكيل بالبثق.

المواد الشائعة لسيراميك قرص العسل

بورسلين الألومنيوم

السيراميك المؤكسد المكون بشكل رئيسي من Al2O3-SiO2 والذي يحتوي على كمية معينة من المواد المعدنية مثل Ba، Ca، Zr، Mg ينتمي إلى فئة سيراميك الألومنيوم. تتراوح نسبة Al2O3 من 45% إلى 99%. وفقًا للمرحلة البلورية الرئيسية المختلفة، يمكن تقسيم سيراميك الألومنيوم إلى سيراميك الكوروندوم (Al2O3>95%)، سيراميك الموليت (Al2O3-50%)، وسيراميك الموليت الكوروندوم (Al2O3-75%). يتم استخدام سيراميك الألومنيوم بشكل رئيسي في البتروكيماويات، صهر المعادن، أبراج إزالة الكبريت، الأفران التفاعلية، الأبراج المعبأة، إلخ. تعمل كمواد دعم وحشوات أبراج للمحفزات في المفاعلات. نظرًا لخصائصها الميكانيكية الجيدة، الاستقرار الكيميائي، ومقاومة الحرارة، يمكن لسيراميك الألومنيوم التكيف بشكل جيد مع بيئات العمل ذات درجات الحرارة العالية، الضغط العالي، والتآكل الشديد.

موليت

الموليت هو سلسلة من المعادن المكونة من سيليكات الألومنيوم، وتشمل بشكل رئيسي موليت منصهر عالي النقاء، موليت منصهر عادي، جميع مركزات البوكسيت الطبيعية موليت مكبوس، وموليت مكبوس خفيف. بلورات الموليت الطبيعية تكون على شكل إبر رفيعة ومجموعات شعاعية، مع درجة انصهار حوالي 1910 درجة مئوية. هذا النوع من المعادن نادر نسبيًا ويتم تصنيعه بشكل رئيسي بشكل صناعي. الموليت هو معدن يتكون من سيليكات الألومنيوم في درجات حرارة عالية، ويتكون عندما يتم تسخين سيليكات الألومنيوم بشكل صناعي. يتميز الموليت بمقاومة عالية للحرارة، قوة عالية، موصلية حرارية منخفضة، وتأثيرات كبيرة في توفير الطاقة. من بين هذه الخصائص، تعتبر مقاومته للنار ممتازة بشكل خاص، وتظل مستقرة عند 1800 درجة مئوية، وتتحلل إلى كوروندوم ومرحلة سائلة عند 1810 درجة مئوية. يتم استخدامه بشكل رئيسي في إنتاج المواد المقاومة للحرارة ويستخدم على نطاق واسع في صناعات مثل السيراميك، المعادن، الصب، والإلكترونيات.

كربيد السيليكون

يتم صنع كربيد السيليكون (SiC) عن طريق صهر مواد خام مثل رمل الكوارتز، فحم الكوك البترولي (أو فحم الكوك)، ونشارة الخشب (الملح مطلوب لإنتاج كربيد السيليكون الأخضر) من خلال فرن مقاومة في درجة حرارة عالية. إنه نوع من الكربيد ذو صلابة عالية على مقياس موس، بدرجة 9.5، ثاني أصعب مادة بعد الألماس (درجة 10)، وله موصلية حرارية ممتازة. إنه شبه موصل يمكنه مقاومة الأكسدة في درجات الحرارة العالية. من بين المواد الخام المقاومة للحرارة غير المؤكسدة عالية التقنية المعاصرة مثل C، N، و B، يعد كربيد السيليكون الأكثر استخدامًا والأكثر اقتصادية، ويمكن تسميته بالرمل الفولاذي أو الرمل المقاوم للحرارة. يتم تقسيم كربيد السيليكون المنتج صناعيًا إلى نوعين: كربيد السيليكون الأسود وكربيد السيليكون الأخضر، وكلاهما بلورات سداسية بوزن نوعي 3.20-3.25 وصلابة ميكروية 2840-3320 كجم/مم². يتميز كربيد السيليكون بخصائص كيميائية مستقرة، موصلية حرارية عالية، معامل تمدد حراري صغير، ومقاومة جيدة للتآكل. المادة المقاومة للحرارة المتقدمة المصنوعة منه مقاومة للحرارة، مقاومة للصدمات، صغيرة الحجم، خفيفة الوزن، وقوية، مع تأثير توفير للطاقة جيد.

كوردييريت

كوردييريت، المعروف أيضًا باسم الياقوت المائي أو الديكروايت، له الصيغة الكيميائية Mg2Al4Si5O18؛ يمكن أن يحتوي على عناصر مثل Na و K و Ca و Fe و Mn و H2O. يتم إنتاجه في الشست، والنيس، والصخور النارية المتغيرة، وهو معدن سيليكات يمكن أن يكون عديم اللون ولكنه عادة ما يكون له لمعان زجاجي أزرق فاتح أو أرجواني فاتح. يمكن تصنيع كوردييريت المغنيسيوم بشكل صناعي لاستخدامه كمواد مقاومة للحرارة. يستخدم كوردييريت، نظرًا لمقاومته الجيدة للنار ومعدل تمدده الحراري المنخفض، في صنع مواد مثل السيراميك والزجاج. يُستخدم الآن بشكل شائع كمادة خام لحوامل الخلايا في أجهزة تنقية السيارات.

أكسيد الزركونيوم

تُستخدم سيراميك الزركونيا على نطاق واسع في مجال السيراميك الهيكلي نظرًا لصلابتها العالية، وقوة الانحناء العالية، ومقاومتها العالية للتآكل، وأدائها العازل الممتاز، ومعامل التمدد الحراري المشابه للصلب. في مجال السيراميك الوظيفي، نظرًا لمقاومتها الممتازة للحرارة العالية، تُستخدم كمواد خام رئيسية لأنابيب التسخين بالحث، والمواد المقاومة للحرارة، وعناصر التسخين. بالإضافة إلى ذلك، تُستخدم الزركونيا على نطاق واسع في الطلاءات الحاجزة للحرارة، وحوامل المحفزات، والمواد الطبية، والرعاية الصحية، والمواد المقاومة للحرارة، والمنسوجات، وغيرها من المجالات.

كوروندوم

كوروندوم هو حجر كريم يتكون من تبلور أكسيد الألومنيوم (Al2O3)، مع محتوى عالي جدًا من الألومنيوم. الكوروندوم المختلط مع الكروم المعدني له لون أحمر ساطع ويُشار إليه عمومًا بالياقوت؛ الكوروندوم الأزرق أو عديم اللون يُصنف عمومًا على أنه ياقوت أزرق. يحتل الكوروندوم المرتبة التاسعة في جدول صلابة موس. الجاذبية النوعية هي 4.00، مع هيكل شبكي من الأعمدة السداسية. نظرًا لصلابة الكوروندوم وسعره الأقل نسبيًا من الألماس، فقد أصبح مادة جيدة لصنع ورق الصنفرة وأدوات الطحن.

اتجاهات التطوير

- سيزيد معدل اختراق السيراميك الخلوي المحلي في السوق الراقية -

حققت السيراميك الخلوي المحلية معدل اختراق محلي يزيد عن 90٪ في مجال توفير الطاقة وتنقية الغازات الصناعية منخفضة النهاية. من المتوقع أنه في السنوات الخمس المقبلة، ستواصل شركات إنتاج السيراميك الخلوي الصينية اختراق الحواجز التقنية في السوق الراقية، ومن المتوقع أن تزيد من معدل اختراق منتجات السوق الراقية. لفترة طويلة، كانت التكنولوجيا الأساسية وسوق منتجات معالجة تنقية عوادم السيارات محتكرة من قبل العمالقة الأجانب، وقد استمتعت كل من كورنينج في الولايات المتحدة و NGK في اليابان بفترة توزيع الأرباح من التطور السريع في صناعة السيارات. مع ترقية المعيار الوطني السادس في الصين، ستدخل السيراميك الخلوي المحلية في الصين فترة نافذة للتطوير.

بالإضافة إلى استخدامها في أنظمة معالجة عوادم السيارات، يمكن استخدام السيراميك الخلوي في مجالات مثل الترشيح الدقيق والفصل، وتقليل الضوضاء والعزل، وفصل وتنقية الغازات، وإزالة الماء. وقد توسع نطاق التطبيق من المعادن التقليدية والهندسة الكيميائية ومواد البناء إلى العديد من الجوانب مثل الكيمياء الحيوية والهندسة الإلكترونية وصناعة الأغذية والمشروبات والفضاء، مع آفاق سوقية واسعة. مع تحسين وتحسين العمليات والمواد الجديدة، سيتم توسيع مجالات تطبيق السيراميك الخلوي بشكل أكبر، مما يبرز قيمتها الاقتصادية والفوائد الاجتماعية بشكل كبير.