Material cerâmico em espuma para filtro de metal fundido

Material cerâmico espumado

Os materiais cerâmicos porosos desempenham um papel importante no amortecimento, na supressão de vibrações, no isolamento térmico, na redução de ruído, na filtragem, etc. Os sólidos de alta porosidade apresentam alta rigidez e baixa densidade. Por isso, os sólidos porosos naturais são frequentemente utilizados como estruturas, como é o caso dos ossos. Já o uso de materiais cerâmicos espumosos pelo ser humano não se limita apenas a aspectos estruturais, mas também abrange diversas aplicações funcionais. Filtro de espuma cerâmica é feito de material cerâmico espumado.

O material poroso deve apresentar os dois elementos a seguir: por um lado, o material deve conter um grande número de poros; por outro, os poros devem ser utilizados para atender a determinados requisitos de projeto, de modo a alcançar o índice de desempenho desejado.

O teor relativo de poros (porosidade) dos materiais porosos varia. De acordo com o tamanho da porosidade, eles podem ser divididos em materiais de baixa e média porosidade e materiais de alta porosidade. Os poros dos primeiros são, em sua maioria, fechados, e o comportamento desses poros é semelhante ao da fase de inclusão no material. Os materiais da segunda categoria assumem três formas, dependendo da morfologia dos poros e da morfologia da fase sólida contínua. A primeira forma é um sólido contínuo com um arranjo bidimensional de polígonos, e os poros são, consequentemente, separados por colunas, semelhante ao favo hexagonal das abelhas; por isso, esse material poroso bidimensional pode ser chamado, visualmente, de “material em forma de favo de mel”. A segunda forma é aquela em que o sólido contínuo possui uma estrutura de rede tridimensional, e os poros formados estão interconectados. Esse material poroso tridimensional é chamado de “material de espuma de célula aberta“. A terceira forma é um sólido contínuo com uma estrutura de paredes poliédricas, que separa os poros fechados. Esse material poroso tridimensional é chamado de “espuma de célula fechada”. É claro que existem “espumas de célula semiaberta” entre as espumas de célula aberta e as de célula fechada.

Material cerâmico poroso

O desenvolvimento desse tipo de material teve início na década de 1970; trata-se de um material poroso com características de resistência a altas temperaturas. O tamanho dos poros varia de nanômetros a milímetros, a porosidade fica na faixa de 20% ~ 95%, e a temperatura de uso pode ir da temperatura ambiente até 1.600 ℃.

De modo geral, os materiais cerâmicos porosos podem ser divididos em duas categorias: materiais cerâmicos em forma de favo de mel e materiais cerâmicos em forma de espuma. Os orifícios nos materiais cerâmicos em forma de favo de mel formam um arranjo bidimensional. Já os materiais cerâmicos em forma de espuma consistem em um arranjo tridimensional de poliedros ocos.

Os materiais cerâmicos espumados geralmente podem ser subdivididos em dois tipos: materiais cerâmicos de malha e materiais cerâmicos de célula fechada, dependendo se cada cavidade possui uma superfície de parede sólida. No caso dos materiais cerâmicos de célula aberta, os poros estão interconectados. Se houver uma superfície de parede sólida, a espuma é denominada material cerâmico de célula fechada, em que os poros são separados uns dos outros por uma matriz cerâmica contínua. Essas diferenças podem ser claramente observadas ao comparar a permeabilidade das duas espumas. Algumas cerâmicas espumadas apresentam tanto poros parcialmente abertos quanto poros parcialmente fechados.

Os materiais cerâmicos de célula aberta também podem apresentar resistência relativamente alta, maior permeabilidade, resistência química, resistência a altas temperaturas e estrutura uniforme.