عملية تصنيع المرشحات الرغوية الخزفية

تشمل عملية تصنيع المرشحات الرغوية الخزفية إضافة عملية تكوين المسام، وعملية الترغية، وعملية سول-جيل، وعملية تلبيد الجسيمات الصلبة، وعملية تراكم الجسيمات، وعملية القولبة بحقن الهلام، وما إلى ذلك.

عملية تصنيع المرشحات الرغوية الخزفية

عملية إضافة مادة تشكيل المسام

تتمثل عملية إضافة مادة تكوين المسام في إضافة هذه المادة إلى مكونات الفخار، واستخدامها لشغل مساحة معينة داخل الجسم. ثم بعد عملية التلبيد، يشكل مكون المسام رغوة خزفية مسامية من الركيزة. يمكن من خلال هذه العملية الحصول على هيكل رغوة خزفية مسامية ذات أشكال معقدة ومتنوعة، لكن العيب هو ضعف قابلية التحكم وتوزيع المسامية المنخفض.

عملية تكوين الرغوة

تتمثل عملية الرغوة في إضافة مواد كيميائية عضوية أو غير عضوية إلى المكونات الخزفية، وتوليد غازات متطايرة من خلال تفاعلات كيميائية، ثم تحميصها بعد التجفيف لتحويلها إلى خزف مسامي. وتتمثل ميزة عملية الرغوة في سهولة التحكم في شكل المنتج وتركيبته وكثافته، كما أنها مناسبة بشكل خاص لتصنيع المواد الخزفية ذات الخلايا المغلقة. ومع ذلك، فإن عملية تصنيع السيراميك الرغوي معقدة ويصعب التحكم فيها، كما أن مسحوق السيراميك الرغوي سهل التقشر ويحتوي على عدد كبير من الخلايا المغلقة، لذا نادرًا ما يُستخدم في التطبيقات العملية.

طريقة سول-جيل

تُستخدم طريقة «سول-جيل» بشكل أساسي في تحضير المواد الخزفية ذات المسام الدقيقة على المستوى النانوي، وفي الوقت نفسه، يمكن من خلال عملية محسّنة تحضير مواد خزفية رغوية عالية النقاء. عند استخدام تقنية سول-جيل لتصنيع الرغوة، تزداد لزوجة النظام بسرعة أثناء تحويل السول إلى هلام، مما يؤدي إلى تثبيت الفقاعات المتولدة في المرحلة المبكرة وتسهيل عملية الترغية. تتيح هذه العملية تصنيع غشاء خزفي رغوي ذي مسام بحجم نانومتر وتوزيع متجانس للمسام، لكن شكل المنتج محدود إلى حد ما.

عملية التلبيد في الطور الصلب

عملية التلبيد في المرحلة الصلبة، التي تستفيد من خاصية سهولة تلبيد الجسيمات الدقيقة. تُضاف الجسيمات الدقيقة ذات التركيب نفسه إلى الركام. تتبخر الجسيمات الدقيقة وتنتقل عند درجة حرارة معينة، ثم تتلبد وتترابط لتشكل جسيمات كبيرة. تربط الجسيمات الكبيرة. ونظرًا لأن كل حبة بلورية تترابط مع الجسيمات الأخرى عند نقاط قليلة فقط، يتشكل عدد كبير من الثقوب الثلاثية الأبعاد في الجسم المتلبد لـ مرشح رغوي خزفي.

عملية البثق

تعد عملية البثق إحدى أكثر الطرق شيوعًا في تصنيع المرشحات الخزفية المسامية ذات الشكل الخلوي. يتميز الجسم الخزفي المسامي الناتج عن هذه العملية بمساوي في حجم المسام وشكلها ومعدل مساميتها، كما أنه مناسب للإنتاج الضخم؛ إلا أنه يصعب من خلاله تصنيع منتجات ذات مسام صغيرة الحجم. ويُعد القولبة بالبثق العملية الأساسية في عملية التصنيع. تسمح هذه العملية بتصميم شكل وفتحة الثقب بدقة وفقًا للاحتياجات، لكنها لا تشكل بنية قنوات معقدة ولا تنتج مادة ذات فتحات أصغر. وفي الوقت نفسه، فإنها تفرض متطلبات أعلى على المواد البلاستيكية.

عملية البثق

عملية تراكم الجسيمات لتشكيل المسام، والتي تعتمد على تراكم الجسيمات الخشنة لتشكيل بنية مسامية حبيبية متكاملة. ترتبط الجسيمات الخشنة بالجسيمات الدقيقة من المادة اللاصقة القابلة للانصهار، ويمكن أيضًا استخدامها بالاقتران مع المواد اللاصقة القابلة للانصهار. يمكن استخدام هذه التقنية لضبط درجة نعومة الجسيمات بما يتناسب مع بنية المسام. تتراوح مسامية المنتج عادةً بين 20% و30%. تُضاف مواد مسامية مثل المسحوق والنشا إلى المواد الخام لتتطاير عند درجات حرارة عالية، مما يزيد المسامية إلى 75%.

عملية القولبة بالحقن بالهلام

عملية القولبة بالحقن بالهلام، وهي نوع جديد من طرق القولبة التي تُستخدم على نطاق واسع. باستخدام قوالب غير مسامية، يتم تصلب الملاط الخزفي في مكانه لتشكيل جسم متصلب عن طريق التفاعل الكيميائي داخل الملاط أو بكمية صغيرة من المواد المضافة، ويتم الحصول على جسم أخضر يتميز بتجانس مجهري جيد وكثافة أعلى، مما يحسن موثوقية الصب. وباعتبارها طريقة جديدة لتصنيع السيراميك المسامي، فإن عملية تكوين الرغوة من المعلق هي الأكثر اقتصادية، ويتميز الجسم الخام الناتج عن البلمرة والتصلب في الموقع ببنية شبكية داخلية وقوة عالية.