સિરામિક ફોમ પાછળનું વિજ્ઞાન. તેનું ઉત્પાદન કેવી રીતે થાય છે?

ફોમ સિરામિક ભૌતિક વિજ્ઞાન અને તેની પ્રગતિના શાસનમાં એક વિશેષ સ્થાન ધરાવે છે. સામગ્રીની ન્યૂનતમ ઘનતા, છિદ્રાળુતા અને ઉત્તમ ઇન્સ્યુલેશન ગુણધર્મો તેમને વિવિધ એપ્લિકેશનોમાં ઉપયોગી બનાવે છે. નીચેનો લેખ વિવિધ પાસાઓનો સમાવેશ કરે છે અને ફોમના વિવિધ સંભવિત પદ્ધતિઓનું વર્ણન કરે છે.સિરામિક ઉત્પાદન.

સિરામિક અને ધાતુના ફીણ શા માટે પ્રખ્યાત છે?

ફીણ, પછી ભલે તે સિરામિક હોય કેધાતુના ફીણતે બેઝ મટીરીયલના છિદ્રોમાં ગેસ ભરીને બનાવવામાં આવે છે. છિદ્રો કાં તો સીલબંધ અથવા બંધ પ્રકૃતિમાં હોઈ શકે છે અથવા એકબીજા સાથે જોડાયેલા અને ખુલ્લા છોડી શકાય છે. ફીણની લાક્ષણિકતા વ્યાખ્યાયિત કરતી મુખ્ય વસ્તુ તેમાં રહેલા છિદ્રોનો વિસ્તાર છે. સામાન્ય રીતે, છિદ્રો અથવા ખાલી જગ્યાઓ બેઝ મટીરીયલના 75 - 90% સુધીની હોય છે.

એલ્યુમિનિયમ ફોમ વિ સિરામિક ફોમ: એક સરખામણી

એલ્યુમિનિયમ ફીણ

સરળ શબ્દોમાં કહીએ તો, મેટલ ફીણ ​​એ છિદ્રાળુ ગેસ જગ્યાઓથી ભરેલી ધાતુ છે જે તેમના જથ્થાનો મોટો ભાગ ધરાવે છે. ઉચ્ચ-ગ્રેડ મેટલ ફીણ ​​સામાન્ય રીતે એલ્યુમિનિયમને બેઝ મેટલ તરીકે રાખીને બનાવવામાં આવે છે. એલ્યુમિનિયમમેટલ ફીણએલ્યુમિનિયમથી બનેલું હોય છે જ્યાં ગરમ ​​ધાતુમાં ગેસ દ્વારા છિદ્રો બનાવવામાં આવે છે. પીગળેલા એલ્યુમિનિયમમાં છિદ્રો બનાવવા માટે ગેસ અથવા ડિસ્પર્સન્ટનો ઉપયોગ કરી શકાય છે.

ની રચનાએલ્યુમિનિયમ મેટલ ફીણતેમાં એકબીજા સાથે જોડાયેલા એલ્યુમિનિયમ રેસા હોય છે જે મૂળભૂત રીતે બે પ્રકારના હોય છે. બે પ્રકારનાએલ્યુમિનિયમ મેટલ ફીણખુલ્લા કોષીય પ્રકારના હોય છેએલ્યુમિનિયમ ફીણઅથવા બંધ કોષ પ્રકાર. ફીણનો મુખ્ય ઉપયોગ એ છે કે આ એલ્યુમિનિયમ ફીણ જરૂરી અનુકૂળ ગુણધર્મોના સંદર્ભમાં બદલાતા રહે છે. વિશાળ સપાટી વિસ્તાર, વિવિધ આકારશાસ્ત્ર અને હલકું વજન એ આકર્ષક લક્ષણો છેએલ્યુમિનિયમ ફીણ.

એલ્યુમિનિયમ ફીણના ગુણધર્મો

એલ્યુમિનિયમ ફીણસામાન્ય રીતે જ્વાળાઓ સામે નિષ્ક્રિય રહેવું

આએલ્યુમિનિયમ ફીણદરેક કોષમાં તેનું કદ 2-11 મીમીની રેન્જમાં હોય છે અને તેની છિદ્રાળુતા લગભગ 70-90% હોય છે.

ફોમના પરિમાણો ઉપયોગના સંદર્ભમાં અલગ અલગ હોઈ શકે છે અને તે 44 MPa ની મજબૂતાઈ આપે છે.

આએલ્યુમિનિયમ મેટલ ફીણતેનો પ્રતિકાર સામાન્ય એલ્યુમિનિયમ ધાતુ કરતા વધારે છે જે લગભગ 100 ગણો કે તેથી વધુ છે.

એલ્યુમિનિયમ ફોમનો ઉપયોગ

હળવા વજનના પદાર્થો પર આધાર રાખીને ઓટોમોબાઈલ સલામતી દિવસેને દિવસે લોકપ્રિય બની રહી છે જેથીએલ્યુમિનિયમ ફીણ.

નું ધ્વનિ શોષણએલ્યુમિનિયમ ફીણઓટોમોબાઈલ ઉત્પાદનમાં શ્રેષ્ઠ ઉમેરણ સામગ્રી બનાવે છે

એલ્યુમિનિયમ ફીણપ્રકૃતિમાં હળવા હોય છે અને એરોસ્પેસ ક્ષેત્રમાં ઉપયોગમાં લેવાય છે.

એલ્યુમિનિયમ ફીણડિઝાઇનર ઉદ્યોગમાં સૌથી યોગ્ય છે કારણ કે તે લાકડા સાથે જોડવામાં આવે ત્યારે સારી સેટિંગ સામગ્રી તરીકે કાર્ય કરે છે.

ધાતુનો ફીણ કેવી રીતે બને છે?

ઉત્પાદનની લોકપ્રિય પદ્ધતિએલ્યુમિનિયમ ફીણ અથવા મેટલ ફીણહવા ઇન્જેક્શનની પદ્ધતિ છે. પ્રારંભિક પગલામાં એલ્યુમિનિયમ અને મેગ્નેશિયમ અથવા સિલિકોન કાર્બાઇડના ઓક્સાઇડનો ઉપયોગ કરીને મેટલ મેટ્રિક્સ કમ્પોઝિટ તૈયાર કરવાનો સમાવેશ થાય છે. એકવાર ઓગળેલા મિશ્રણનું નિર્માણ થઈ જાય પછી, મિશ્રણમાં સમાન વિતરણ સુનિશ્ચિત કરવા માટે હવા, નાઇટ્રોજન અથવા આર્ગોનને નોઝલ અથવા ઇમ્પેલર્સ દ્વારા ઇન્જેક્ટ કરવામાં આવે છે.

ધાતુના ફીણ બનાવવાની બીજી રીત બ્લોઇંગ એજન્ટનો ઉપયોગ છે. ગરમીથી પ્રેરિત વિઘટનને કારણે બ્લોઇંગ એજન્ટ વાયુઓ મુક્ત કરે છે અને ખાલી જગ્યાઓ બનાવે છે. ઉદ્યોગો હાઇડ્રોજનની હાજરીમાં ફીણ બનાવવા માટે ઘન ગેસ યુટેક્ટિક રચનાની બીજી પદ્ધતિનો પણ ઉપયોગ કરે છે. આવા ઉત્પાદનમાં છિદ્રો 10 માઇક્રોમીટરથી 10 મીમી સુધીના હોય છે.

સિરામિક ફીણ

સિરામિક ફોમ તેના સેલ્યુલર માળખાને કારણે મટીરીયલ મેન્યુફેક્ચરિંગમાં એક અભિન્ન ભાગ રહ્યો છે. સરળ ઉત્પાદનમાં સિરામિક સ્લરી સાથે પોલિમરનો ઉપયોગ શામેલ છે. બોડી તેના માળખામાં સિરામિકને જાળવી રાખશે જ્યાં ઉચ્ચ તાપમાન અને ઇન્સ્યુલેટીંગ ગુણધર્મનો વધારાનો ફાયદો છે. સિરામિક ફોમમાં વિવિધ એપ્લિકેશનો છે જેમ કે થર્મલ ઇન્સ્યુલેશન, એકોસ્ટિક ઇન્સ્યુલેશન અને વિવિધ એપ્લિકેશનો જે ઊર્જા સઘન છે.

સિરામિક ફીણના ગુણધર્મો

સિરામિક્સ ફોમ સામાન્ય રીતે કોષીય માળખાંથી બનેલા હોય છે જે છિદ્રાળુ સ્વભાવના હોય છે. બીજી તરફ, ત્રિ-પરિમાણીય નેટવર્ક માળખું બરડ હોય છે જેમાં સામગ્રીમાં દૃશ્યમાન જગ્યાઓ અથવા ખાલી જગ્યાઓ હોય છે. કોષોમાં ખાલી જગ્યાઓ પરિમાણમાં રેખીય હોય છે અને સામાન્ય રીતે મિલીમીટરથી માઇક્રોમીટરમાં માપવામાં આવે છે. જોકે છિદ્રાળુ સિરામિક ફીણ સખત હોય છે જેમાં ખાલી જગ્યાઓ 95-96% સુધી હવા અથવા ગેસ દ્વારા કબજે કરવામાં આવે છે.

સિલિકોન કાર્બાઇડ, એલ્યુમિના, ઝિર્કોનિયા, ટાઇટેનિયા અને સિલિકાથી બનેલા વિવિધ પ્રકારના સિરામિક ફોમ છે. સિરામિક ફોમ તેના હળવા વજન માટે જાણીતા છે. તેમની પાસે પસંદગીના તત્વો પ્રત્યે સારી અભેદ્યતા છે. સિરામિક ફોમની સંકુચિત શક્તિ શ્રેષ્ઠ છે.

આ સિરામિક ફોમ્સના ગુણધર્મો જ તેમને મશીનિંગ એપ્લિકેશનો માટે સારી પસંદગી બનાવે છે.

સિરામિક ફીણનો ઉપયોગ

સિરામિક ઉદ્યોગના સૂક્ષ્મ માળખા ઇલેક્ટ્રોનિક ઉદ્યોગમાં ઉપયોગી રહ્યા છે. તે બેટરી, ઇલેક્ટ્રોડ વગેરેના ઉત્પાદનમાં ઉપયોગી છે.

સિરામિકના ઇન્સ્યુલેશન ગુણધર્મોનો ઉપયોગ સારી ગરમી પ્રતિકાર પૂરી પાડવા માટે થાય છે. ઇન્સ્યુલેશન અને મજબૂતાઈની બેવડી ભૂમિકા પૂરી પાડવા માટે તેનો ઉપયોગ ઇન્સ્યુલેશનમાં માળખાકીય સામગ્રી તરીકે થઈ શકે છે.

પ્રદૂષણ નિયંત્રણ માટે સિરામિક ફોમનો ઉપયોગ કરી શકાય છે. તેમની પારદર્શિતા તેમને પ્રદૂષણ નિયંત્રણનો સામનો કરવા માટે અસરકારક એન્ટિટી બનાવે છે. સિરામિક ફોમ કેપ્ચર કરેલા કણોને ઓક્સિડાઇઝ કરવા માટે ઉત્પ્રેરકો માટે સપાટી વિસ્તાર પૂરો પાડે છે.

સિરામિક ફીણનો ઉપયોગ તેમની જૈવ સુસંગતતાને કારણે માનવ શરીરમાં સહાયક રચનાઓને મદદ કરવા માટે પણ થાય છે.

સિરામિક ઉત્પાદન પદ્ધતિઓ

સિરામિક ફોમ બનાવવાની કેટલીક લોકપ્રિય પદ્ધતિઓ નીચે સંદર્ભ માટે આપવામાં આવી છે:

ડાયરેક્ટ ફોમિંગ પ્રક્રિયા

આ પ્રક્રિયા સિરામિક સ્લરીનું સસ્પેન્શન બનાવીને શરૂ કરવામાં આવે છે અને ત્યારબાદ ફોમિંગ કરવામાં આવે છે. એકવાર પોલિમરાઇઝેશન થઈ જાય, પછી ઘાટ દૂર કરવામાં આવે છે અને બનેલા ફીણને સૂકવવામાં આવે છે અને પછી સિન્ટર કરવામાં આવે છે. આ પ્રક્રિયા વધુ મજબૂત ખાલી જગ્યાઓ બનાવે છે જે ઉચ્ચ મશીનિંગનો સામનો કરી શકે છે.

આ પ્રક્રિયામાં ફોમિંગ એજન્ટનો ઉપયોગ થાય છે જે સિરામિક સ્લરીમાં ભેળવવામાં આવે ત્યારે ફીણ શરૂ કરે છે અને પછી સ્થિર થાય છે અને ત્યારબાદ ઘનકરણ થાય છે. ડાયરેક્ટ ફોમિંગ આધારિત સિરામિક ઉત્પાદન સરળ અને વિશ્વસનીય માનવામાં આવે છે અને છિદ્રાળુતાને નિયંત્રિત કરવા માટે ફાયદાકારક છે. સામાન્ય રીતે ઉમેરણોની સારી રીતે તપાસ કર્યા પછી સ્થિરીકરણ કરવામાં આવે છે.

એપ્લિકેશન અને ફાયદા

તે સામાન્ય રીતે ધાતુશાસ્ત્ર ઉદ્યોગમાં ઉપયોગમાં લેવાય છે જ્યાં છિદ્રાળુતા મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે

આવા ફીણનો ઉપયોગ ઇન્સ્યુલેશન માટે થાય છે

જેલ કાસ્ટિંગ પદ્ધતિ

જ્યારે એકરૂપતા અને ઉચ્ચ શક્તિને પ્રાધાન્ય આપવામાં આવે છે ત્યારે જેલ કાસ્ટિંગ શ્રેષ્ઠ પદ્ધતિ છેસિરામિક ઉત્પાદન. આ પ્રક્રિયા સરળ છે અને કોલોઇડલ સસ્પેન્શનને પાણીમાં દ્રાવ્ય મોનોમર અને ફોમિંગ એજન્ટ સાથે મિશ્રિત કરીને શરૂ કરવામાં આવે છે. પોલિમરાઇઝેશન પછી ફીણ જેલ બને છે. જેલ કાસ્ટિંગ મજબૂત અને કઠોર સિરામિક ફીણ ઉત્પન્ન કરે છે.

એપ્લિકેશન અને ફાયદા

તેનો ઉપયોગ રાસાયણિક ઉદ્યોગોમાં ફિલ્ટર્સ અથવા ટકાઉ પટલ બનાવવા માટે થાય છે.

ઇમ્પ્લાન્ટ્સ અને સહાયક સુપર સ્ટ્રક્ચર્સ માટે બાયોમેડિકલ ક્ષેત્રો

આ પ્રક્રિયા છિદ્રાળુતા નિયંત્રણ અને ઉચ્ચ સ્તરની એકરૂપતા સુનિશ્ચિત કરે છે.

પ્રતિકૃતિ તકનીક

પ્રતિકૃતિ પદ્ધતિમાં પદ્ધતિનો સમાવેશ થાય છેસિરામિક ઉત્પાદનજેમાં ફીણ ઉપર સિરામિક સ્લરી કોટેડ કરવામાં આવે છે. પોલિમરીક ફીણને પાછળથી સિન્ટરિંગ દ્વારા બાળી નાખવામાં આવે છે. આ સિરામિક ફીણની નકલ કરશે જે મૂળ પોલિમરીક ફીણ જેવો દેખાય છે. પ્રતિકૃતિ તકનીક દ્વારા ઉત્પન્ન થતા સિરામિક ફીણમાં વધુ અભેદ્યતા અને ઓછી શક્તિ હોય છે.

એપ્લિકેશન અને ફાયદા

તેનો ઉપયોગ બાયોમેડિકલ ક્ષેત્રમાં અસ્થિ પ્રત્યારોપણ જેવા જટિલ ભૂમિતિઓના ઉત્પાદન માટે થાય છે.

ઓટોમોટિવ અને એરોસ્પેસ ઉદ્યોગો સામાન્ય રીતે પ્રતિકૃતિ પદ્ધતિ દ્વારા ઉત્પાદિત સિરામિક્સનો ઉપયોગ કરે છે કારણ કે તેનું વજન ઓછું હોય છે.

પ્રક્રિયામાં કાળજીપૂર્વક વિચારણા કરવાથી ખાતરી થાય છે કે સામગ્રીની આવશ્યક ભૂમિતિમાં કોઈ ખાલી ખામીઓ પ્રવર્તતી નથી.

સ્ટાર્ચ એકત્રીકરણની પ્રક્રિયા

સ્ટાર્ચ એકત્રીકરણ પદ્ધતિસિરામિક ઉત્પાદનસામાન્ય રીતે સસ્તું હોય છે અને કોઈ ઝેરી અસર કરતું નથી. તે પર્યાવરણને અનુકૂળ છે અને બર્નિંગ માટે લગભગ 300 - 600 ડિગ્રી તાપમાનનો ઉપયોગ કરે છે. તાપમાન ખાતરી કરે છે કે સિરામિક ફોમના નિર્માણ દરમિયાન કોઈ ખામી ન રહે.

ફૂડ ગ્રેડ સ્ટાર્ચ જેવા જેલિંગ એજન્ટને સિરામિક પાવડરમાં ઉમેરવામાં આવે છે અને પછી નિસ્યંદિત પાણીમાં ભેળવવામાં આવે છે. ત્યારબાદ મિશ્રણને હલાવવા, કાસ્ટિંગ, કોગ્યુલેશન અને અંતે સૂકવવા જેવી પ્રક્રિયાઓમાંથી પસાર થાય છે. એકવાર સૂકાઈ ગયા પછી, રચાયેલ એન્ટિટીને ઊંચા તાપમાને સિન્ટર કરવામાં આવે છે જેના પરિણામે સિરામિક ફીણ બને છે.

એપ્લિકેશન અને ફાયદા

કોઈ ખાલી ખામી ન રહે તેની ખાતરી કરે છે

સિરામિક ઉત્પાદનની પર્યાવરણને અનુકૂળ પદ્ધતિ

ઇમલ્શન પદ્ધતિ

નામ સૂચવે છે તેમ, ઇમલ્શન પદ્ધતિમાં ઇમલ્શનનો ઉપયોગ કરવા માટે થાય છેસિરામિક ઉત્પાદનફીણ બનાવવા માટે. સિરામિક કણોને બે અવિભાજ્ય પ્રવાહીના મિશ્રણમાં લટકાવવામાં આવે છે. એકવાર પ્રવાહી મિશ્રણ બને અને સ્થિર થઈ જાય પછી, બીજો પ્રવાહી તબક્કો બાષ્પીભવન અથવા દહન દ્વારા દૂર કરવામાં આવે છે.

એપ્લિકેશન અને ફાયદા

ઇમલ્શન ટેકનિક સારી ફિલ્ટર કાર્યક્ષમતા પ્રદાન કરે છે તેથી ફિલ્ટરેશન સિસ્ટમ્સમાં વ્યાપકપણે સ્વીકૃત છે.

તેનો ઉપયોગ છિદ્રાળુ ઇન્સ્યુલેટીંગ સામગ્રીના ઉત્પાદન માટે થાય છે અને તે હલકું આપે છે.

જોકે આ તકનીક સારા છિદ્ર કદ અને સમાન વિતરણની ખાતરી કરે છે, ઉત્પાદન પદ્ધતિની મહત્વપૂર્ણતા આ તકનીકનો ઉપયોગ કરવાનું વધુ મુશ્કેલ બનાવે છે.

સોલ જેલ પદ્ધતિ

નામ સૂચવે છે તેમ સોલ જેલ પદ્ધતિ એ દ્રાવણને સિરામિક માળખામાં રૂપાંતરિત કરવાની છે જ્યારે રાસાયણિક પરિસ્થિતિઓને સ્ટેપમાં નિયંત્રિત કરવામાં આવી રહી છે. સોલ જેલ પદ્ધતિમાંસિરામિક ઉત્પાદનસામગ્રીની આવશ્યક શક્તિ સાથે સમાધાન કર્યા વિના છિદ્રાળુતા જટિલ રીતે નિયંત્રિત થાય છે.

એપ્લિકેશન અને ફાયદા

આ પદ્ધતિનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે ફિલ્મ, કોટિંગ્સ, સેન્સર વગેરેના ઉત્પાદનમાં થાય છે.

ઉચ્ચ શુદ્ધતા ફીણ ઉત્પન્ન થાય છે

નિષ્કર્ષ

આ લેખમાં ફોમ્સની વિગતો, વિવિધ પ્રકારના ફોમ્સ અને સિરામિક ફોમ ઉત્પાદનની વૈશ્વિક તકનીકોનો સમાવેશ કરવામાં આવ્યો હતો. સિરામિક ફોમ માટે પ્રોપર્ટી કંટ્રોલ મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. વિવિધ ઉત્પાદન પદ્ધતિ ખાતરી કરે છે કે એપ્લિકેશનને સહાય કરવા માટે અનુકૂળ પ્રોપર્ટી ટેબલ પર લાવવામાં આવે છે.