Kiek žinote apie porėtą medžiagą?

Porėtos medžiagos yra visur – nuo ​​kaulo jūsų kūne iki kavos virimo aparato filtro.

Bet kaip kažkas, pilna skylių, gali būti tokia reikšminga? Atsakymas slypi sudėtingame šokyje tarp

pati kieta medžiaga ir didžiulis porų tinklas joje. Ši sąveika sukuria unikalias savybes

kurie padarė revoliuciją tokiose įvairiose srityse kaip medicina, energijos saugojimas ir net kosmoso tyrinėjimai.

Įsivaizduokite medžiagą, kurioje yra mažų kišenių, nematomų tunelių ir mikroskopinių ertmių. Tai nėra defektai

– jie būdingi porėtoms medžiagoms ir juose yra stebėtinai daug dalykų

pažanga įvairiose pramonės šakose.

Ar kada nors susimąstėte, kaip astronautai kvėpuoja švariu oru Tarptautinėje kosminėje stotyje? Arba kaip mokslininkai

ar galima sukurti lengvesnes, tvirtesnes statybines medžiagas? Atsakymas gali jus nustebinti – visa tai susiję su nuostabiais dalykais

poringų medžiagų pasaulis. Prisisekite ir pasigilinkime į žavų mokslą, slypintį už šių skylių stebuklų!

Kas yra porėtos medžiagos?

Akytosios medžiagos iš esmės yra tiesiog poros – mažytės erdvės ar tuštumos jų struktūroje.

Šios poros gali labai skirtis – nuo ​​mikroskopinių nanometrų (milijardinių metro dalių) iki didelių.

milimetro dydžio ertmės (tūkstančiosios metro). Dydis, forma ir tai, kaip šios poros yra sujungtos, vaidina a

lemiamas vaidmuo nustatant medžiagos savybes.

Yra du pagrindiniai poringumo tipai, į kuriuos reikia atsižvelgti:

* Atvirų ląstelių poringumas:

Įsivaizduokite kempinę. Tai iš esmės atvirų ląstelių poringumas.Poros yra tarpusavyje sujungtos, leidžiančios skysčius

kad lengvai tekėtų per juos. Kavos filtrai,putos, o kai kurios kaulų rūšys yra atvirų ląstelių medžiagų pavyzdžiai.

*Uždarų ląstelių poringumas:

Čia poros yra izoliuoti burbuliukai kietoje medžiagoje, nesusiję vienas su kitu. Pagalvokite apie a

pemza – pilna skylučių, bet vanduo tarp jų negali keliauti. Polistireno pakavimo žemės riešutai ir

kai kurios vulkaninės uolienos yra uždarų ląstelių medžiagų pavyzdžiai.

Suprasdami medžiagos akytumo tipą ir savybes, mokslininkai ir inžinieriai gali kurti

konkrečioms reikmėms skirtos medžiagos. Išnagrinėsime, kaip tai daroma kitame skyriuje!

Poringų medžiagų tipai

Pasaulisporėtos medžiagosyra platus ir apima daugybę natūralių ir sintetinių medžiagų.

Štai keletas dažniausiai pasitaikančių tipų, klasifikuojamų pagal kilmę arba sudėtį:

Natūralios porėtos medžiagos:

Uolos ir mineralai:

Smiltainis, pemza ir ceolitai yra kai kurie natūraliai akytų uolienų pavyzdžiai.

Šios medžiagos gali būti naudojamos filtravimui, statybiniams užpildams ir netgi kačių kraikui

jų įvairus porų dydis ir paviršiaus plotas.

 

 

Biologinės medžiagos:

Kaulai, mediena ir kamštiena yra natūralios porėtos medžiagos, pasižyminčios unikaliomis savybėmis. Pavyzdžiui, kaulas

turi sudėtingą atvirų ląstelių struktūrą, kuri suteikia tvirtumo ir lankstumo, o medienos poringumas leidžia

vandens ir maistinių medžiagų transportavimui augaluose.

 

 

Sintetinės porėtos medžiagos:

Polimerai:

Polimerinės putos, tokios kaip poliuretanas ir polistirenas, plačiai naudojamos pakavimui, izoliacijai,

ir amortizacija dėl uždarų ląstelių struktūros, kuri sulaiko orą.

 

 

Poliuretano putos

 

 

Keramika:

Šios sukurtos medžiagos gali būti suprojektuotos su kontroliuojama porų struktūra, todėl jos idealiai tinka

tokiose srityse kaip filtravimo membranos, katalizatoriai ir kuro elementai.

Keraminė filtravimo membrana

 

Metalai:

Porėti metalai populiarėja tokiose srityse kaip lengvos statybinės medžiagos ir biomedicininiai implantai

dėl didelio stiprumo ir svorio santykio bei galimybės pritaikyti jų poringumą konkretiems poreikiams.

Porėtas metalas

Metaliniai organiniai karkasai (MOF):

Šios dizainerių sukurtos medžiagos yra sintetiniai stebuklai su labai tvarkinga ir derinama porų struktūra.

Jie turi didžiulį potencialą dujų saugojimo, atskyrimo ir vaistų pristatymo srityse.

Metalinis organinis karkasas (MOF)

Šios porėtos medžiagos, kurias paminėjome, yra tik įvairaus poringų medžiagų pasaulio pavyzdys.

Poringų medžiagų savybės

Unikalus kietos ir tuščios erdvės derinys akytose medžiagose suteikia jiems daugybę savybių

todėl jie vertingi įvairiose programose. Pasigilinkime į kai kuriuos pagrindinius fizinius, mechaninius,

ir akytų medžiagų cheminės savybės:

Fizinės savybės:

Tankis:

Dėl porų akytos medžiagos paprastai yra mažiau tankios nei jų neakytos medžiagos.

Dėl to jie yra lengvi, o tai labai svarbu tokiose srityse kaip aerokosminė inžinerija ir statyba.

Mažiau tanki akyta medžiaga, palyginti su tankesne neakyta medžiaga

 

*Akytumo procentas:

Ši vertė parodo tuštumų tūrį medžiagoje, palyginti su bendru jos tūriu. Didesnis procentas rodo atviresnę ir tarpusavyje susijusią porų struktūrą.

* Pralaidumas:

Ši savybė reiškia medžiagos gebėjimą leisti skysčiams (dujoms ar skysčiams) praeiti pro poras. Porų dydis, forma ir jungiamumas daro didelę įtaką pralaidumui.

Mechaninės savybės:

*Jėga:

Porų buvimas kartais gali sumažinti bendrą medžiagos stiprumą.

Tačiau sumanus porų struktūros projektavimas gali sukurti porėtas medžiagas

stebina stiprumo ir svorio santykiai, todėl jie vertingi lengvoje konstrukcijoje.

*Elastingumas:

Ši savybė lemia, kiek medžiaga gali deformuotis veikiant įtempimui ir grįžti į ją

savo pradine forma. Akytumas gali sudėtingai paveikti elastingumą, priklausomai nuo

medžiaga ir porų struktūra.

Cheminės savybės:

*Reaktyvumas:

Dėl didelio porų paviršiaus ploto jos gali būti reaktyvesnės, palyginti su neakytomis medžiagomis.

Tai naudinga tokiose srityse kaip katalizė, kur padidėjęs paviršiaus plotas skatina chemines reakcijas.

*Atsparumas:

Porėtos medžiagos gali būti pritaikytos taip, kad būtų atsparios konkretiems elementams ar cheminėms medžiagoms. Pavyzdžiui,kai kurios porėtos keramikos

pasižymi puikiu atsparumu karščiui, todėl tinka naudoti aukštoje temperatūroje.

Suprasdami šią savybių sąveiką, mokslininkai ir inžinieriai gali sukurti porėtas medžiagas

specifinius poreikius. Kitame skyriuje pamatysime, kaip šios medžiagos naudojamos įvairiose pramonės šakose!

Poringų medžiagų privalumai ir iššūkiai

Porėtos medžiagos turi unikalių privalumų, dėl kurių jos vertingos įvairiose pramonės šakose. Štai keletas pagrindinių privalumų:

* Didelis paviršiaus plotas:

Sudėtingas porų tinklas sukuria didelį paviršiaus plotą mažame tūryje. Tai naudinga tokiems procesams kaip filtravimas, adsorbcija ir katalizė, kai padidėjęs paviršiaus plotas pagerina medžiagos ir skysčių / dujų sąveiką.

* Lengvas:

Dėl porų poringos medžiagos paprastai yra lengvesnės nei neporingos medžiagos. Tai labai svarbu tokiose srityse kaip aviacijos ir kosmoso inžinerija ir degalus taupančios transporto priemonės, kuriose svorio mažinimas yra pagrindinis tikslas.

*Kontroliuojamo srauto savybės:

Porų dydis, forma ir jungiamumas gali būti pritaikyti, kad būtų galima kontroliuoti skysčių tekėjimą per medžiagą. Tai įgalina tikslų filtravimą, kontroliuojamą vaistų tiekimą ir efektyvų dujų atskyrimą.

*Pritaikomos savybės:

Akyta gali būti įvairių medžiagų, o pati porų struktūra gali būti sukonstruota taip, kad būtų pasiektos specifinės savybės. Šis universalumas leidžia mokslininkams kurti medžiagas įvairioms reikmėms.

Tačiau porėtos medžiagos taip pat turi tam tikrų iššūkių:

*Jėga:

Porų buvimas gali sumažinti bendrą medžiagos stiprumą. Norint tai sumažinti, reikia kruopštaus projektavimo ir apdorojimo metodų.

*Lūžis:

Poros gali veikti kaip įtempių koncentracijos taškai, todėl medžiaga labiau linkusi įtrūkti ar lūžti esant aukštam slėgiui.

*Gamybos sudėtingumas:

Norimos porų struktūros sukūrimas gali būti sudėtingas ir reikalauja specializuotų gamybos metodų, o tai gali padidinti išlaidas.

Specialus sukepinto nerūdijančio plieno porėtos medžiagos naudojimas

Sukepintas nerūdijantis plienasakytos medžiagos yra specifinė poringų medžiagų rūšis, turinti unikalių privalumų:

* Didelis stiprumas ir ilgaamžiškumas:

Sukepinimas, gamybos procesas, sukuria tvirtus ryšius tarp nerūdijančio plieno dalelių, todėl medžiaga yra tvirta ir ilgaamžė.

* Atsparumas korozijai:

Nerūdijantis plienas pasižymi puikiu atsparumu korozijai, todėl šios medžiagos idealiai tinka naudoti atšiaurioje aplinkoje arba naudojant skysčius.
*Biologinis suderinamumas: tam tikrų rūšių nerūdijantis plienas yra biologiškai suderinamas, tai reiškia, kad juos galima saugiai implantuoti į žmogaus kūną. Tai atveria duris biomedicinos reikmėms, pavyzdžiui, filtrams ar kaulų implantams.

*Pritaikoma porų struktūra:

Sukepinto nerūdijančio plieno porų dydį ir pasiskirstymą galima valdyti, kad būtų galima tiksliai filtruoti arba paskirstyti skystį.

Dėl šių savybių sukepintos nerūdijančio plieno porėtos medžiagos yra vertingos įvairioms reikmėms, įskaitant:

*Filtravimas:

Jie plačiai naudojami pramoniniuose filtruoseskysčiai ir dujos, ypač tais atvejais, kai reikia didelio stiprumo ir ilgaamžiškumo.

*Skysčio paskirstymas:

Jų kontroliuojamas poringumas leidžia tolygiai paskirstyti skysčius tokiuose procesuose kaip chromatografija ar kuro elementai.

*Duslintuvai:

Sudėtinga porų struktūra gali veiksmingai slopinti garso bangas, todėl jos yra naudingos triukšmo mažinimo programose.

*Biomedicininiai implantai:

Dėl tam tikrų rūšių biologinio suderinamumo jie tinka kaulų implantams arba vaistų tiekimo įtaisams.

Didelio stiprumo, atsparumo korozijai ir derinamų porų struktūros derinys daro sukepintą nerūdijančio plieno akytas medžiagas vertingu turtu įvairiose sudėtingose ​​srityse.

Poringų medžiagų pritaikymas: veikiantis skylių pasaulis

Unikalios poringų medžiagų savybės leido pritaikyti daugybę įvairių sektorių.

Štai žvilgsnis į tai, kaip šie stebuklai veikia:

Pramonės pritaikymas:

Filtravimo sistemos:

Nuo kavos filtrų iki masyvių pramoninių filtrų – porėtos medžiagos yra būtinos norint atskirti

komponentai iš mišinio. Jų kontroliuojamas porų dydis leidžia jiems sulaikyti nepageidaujamas daleles

leisti norimam skysčiui praeiti.

Kavos filtras

Katalizatoriaus atramos:

Cheminėse reakcijose katalizatoriai pagreitina procesą. Porėtos medžiagos su dideliu paviršiaus plotu

šių katalizatorių platforma, maksimaliai padidinanti jų efektyvumą įvairiuose pramoniniuose procesuose.

Kasdienis naudojimas:

Izoliacija:

Oras, įstrigęs tokių medžiagų kaip stiklo pluošto ar putplasčio porose, veikia kaip puikus izoliatorius,

kad mūsų namai būtų šilti žiemą ir vėsūs vasarą.

 

Stiklo pluošto izoliacija

Garso sugertis:

Porėtos medžiagos, tokios kaip akustinės plokštės arba garsą izoliuojančios putos, turi galimybę

sugeria garso bangas, slopina triukšmą ir sukuria tylesnę aplinką.

Akustinė panelė

Pažangiausios programos:

Biomedicinos inžinerija:

Porėtos medžiagos sukelia revoliuciją šioje srityje. Pavyzdžiui, naudojami porėti pastoliai

audinių inžinerija, suteikianti struktūrą naujoms ląstelėms augti ir akytasis vaistų tiekimas

sistemos gali išleisti vaistus kontroliuojamu būdu.

 

 

Akytieji karkasai audinių inžinerijai

Oro erdvė:

Lengvų, bet stiprių medžiagų poreikis yra labai svarbus aviacijos ir kosmoso inžinerijoje.

Akytieji metalai yra tiriami dėl jų galimybių sukurti lengvesnes orlaivių dalis

neprarandant jėgų.

Tai tik keli pavyzdžiai – akytų medžiagų panaudojimo galimybės išties įvairios ir

nuolat tobulėja. Kadangi mokslininkai ir toliau kuria naujas ir novatoriškas medžiagas

kontroliuojamos porų struktūros, jų panaudojimo galimybės neabejotinai ir toliau plėsis!

Išvada

Kaip jau tyrinėjome šiame tinklaraštyje, porėtos medžiagos žavi ne tik moksliniu požiūriu

perspektyvos, bet taip pat neįtikėtinai universalus ir būtinas įvairiose pramonės šakose.

Nuo natūralaus organinių medžiagų, tokių kaip mediena ir kaulas, purumo iki labai sukurto poringumo

Keramikoje ir metaluose šios medžiagos atlieka svarbų vaidmenį kasdieniuose gaminiuose ir pažangiausiuose gaminiuose

technologijas.

Toliau tyrinėkime ir diegkime naujoves naudodami porėtas medžiagas, atrasdami naujus sprendimus ir

galimybes, kurios gali pakeisti mūsų pasaulį. Ypatingas poringas sukepintas nerūdijančio plieno filtras, jei

Norite sužinoti daugiau informacijos, susisiekite su HENGKO el

ka@hengko.comarba tokia forma.