Vad är keramiskt skum?

Keramiskt skum är en lätt struktur som består av en liten andel mycket porös keramik och en hög andel gasfyllda porer. Typiska keramiska skum är 75 till 90 % porösa, även om vissa är ännu mer porösa. Sådana skum har värdefulla materialegenskaper som gör dem lämpliga för en mängd olika tekniska och andra tillämpningar.
De flesta tillverkningstekniker för sådant skum innefattar i allmänhet impregnering av en annan skumstruktur med keramisk slurry. Denna struktur eldas sedan vid hög temperatur i en ugn. Keramiken härdar medan värmen från ugnen förstör basstrukturen som den byggdes på.

En lätt och mycket porös keramisk struktur skapas därmed som slutprodukten av denna tillverkningsprocess. Materialet som skapas kan ha individuellt förseglade porer. Denna typ av struktur är känd som skum med slutna celler. När skummets porer är sammankopplade i hela strukturen kallas det skum med öppna celler.

De specifika egenskaperna hos det speciella skum som skapas beror på en mängd olika faktorer, men denna klass av material är känd för vissa gemensamma egenskaper. Låg värmeledningsförmåga gör keramiskt skum särskilt användbart som värmeisoleringsmaterial. Dess förmåga att motstå relativt stora termiska stötar gör den också lämplig för tuffa miljöer som industri- och flygtillämpningar. Den höga porositetsegenskapen hos dessa skum gör att de är relativt lätta material användbara i applikationer där övervikt måste undvikas.

Plattor som användes i de termiska skyddssystemen i USA:s rymdfärjor var klassiska exempel på användningen av keramiskt skum för dessa egenskaper. Rymdfarkoster som färdas mellan jorden och rymden, antingen under uppskjutning eller återinträde, möter extrema temperaturförändringar medan de passerar genom atmosfären i hög hastighet. Isolering från dessa extrema förändringar var nödvändig för att skydda skyttlar från denna extremt tuffa miljö. Det är dock mycket dyrt och energikrävande att flytta massa ut i rymden, så vikten måste hållas till ett minimum. Keramiskt skums lätta natur i kombination med dess termiska egenskaper gjorde det attraktivt att använda i några av plattorna som installerades på skyttelflottan.

Förutom att användas som ett isolerande material, används keramiskt skum också vanligtvis i filtreringstillämpningar. När de används för att raffinera andra material, tillhandahåller keramiska skumfilter i allmänhet tre filtreringssätt. Vid kontakt med filtrets inlopp backas partiklar som är större än porstorleken upp på filtrets yta eftersom de är för stora för att passera igenom. Detta uppbackade material bildar ett lager, känt som kakskiktet, på ytan av filtret som i sin tur fångar upp mindre partiklar. De finaste partiklarna kan passera genom kakskiktet men fångas sedan in i filtrets porer.

Potentiella nya användningsområden för keramiskt skum är också under utveckling. Till exempel inom den medicinska industrin studeras det för möjlig användning för att stimulera bentillväxt där ben har tagits bort, såsom hos cancerpatienter. Mycket små segment av keramiskt skum övervägs också för användning för att leverera läkemedel till kroppen över tid genom en kontrollerad frisättningsprocess.