सिरेमिक फोम के पीछे का विज्ञान। इनका निर्माण कैसे होता है?

फोम सिरेमिक पदार्थ विज्ञान और इसके विकास के क्षेत्र में एक विशेष स्थान रखता है। इसकी न्यूनतम घनत्व, कम छिद्रता और उत्कृष्ट इन्सुलेशन गुण इसे विभिन्न अनुप्रयोगों में उपयोगी बनाते हैं। नीचे दिए गए लेख में फोम सिरेमिक के विभिन्न पहलुओं को शामिल किया गया है और फोम सिरेमिक के विभिन्न संभावित तरीकों का वर्णन किया गया है।सिरेमिक निर्माण.

सिरेमिक और मेटल फोम किस वजह से मशहूर हैं?

फोम चाहे वह सिरेमिक हो याधातु फोमफोम का निर्माण किसी आधार सामग्री के छिद्रों में गैस भरकर किया जाता है। ये छिद्र सीलबंद या बंद हो सकते हैं, या आपस में जुड़े हुए और खुले हो सकते हैं। फोम की विशेषता को निर्धारित करने वाला मुख्य कारक उसमें मौजूद छिद्रों की संख्या है। सामान्यतः, छिद्र या रिक्त स्थान आधार सामग्री के 75 से 90% तक होते हैं।

एल्युमिनियम फोम बनाम सिरेमिक फोम: एक तुलना

एल्युमिनियम फोम

सरल शब्दों में, मेटल फोम एक ऐसी धातु है जिसमें छिद्रयुक्त गैसीय स्थान भरे होते हैं, जो इसके आयतन का एक बड़ा हिस्सा बनाते हैं। उच्च श्रेणी के मेटल फोम आमतौर पर एल्युमीनियम को आधार धातु मानकर निर्मित किए जाते हैं। एल्युमीनियमधातु फोमयह एल्युमीनियम से बना होता है, जिसमें गर्म धातु में गैस द्वारा छिद्र बनाए जाते हैं। पिघले हुए एल्युमीनियम में छिद्र बनाने के लिए गैस या किसी विक्षेपक का उपयोग किया जा सकता है।

की संरचनाएल्युमिनियम धातु फोमइसमें आपस में जुड़े हुए एल्युमीनियम फाइबर होते हैं जो मूल रूप से दो प्रकार के होते हैं।एल्युमिनियम धातु फोमखुले कोशिकीय प्रकार के होते हैंएल्युमिनियम फोमया बंद सेल प्रकार के। इन एल्युमीनियम फोमों का प्रमुख उपयोग यह है कि इन्हें आवश्यकतानुसार अनुकूल गुणों के अनुरूप बदला जा सकता है। इनका विशाल सतही क्षेत्रफल, विभिन्न आकारिकी और हल्का वजन इनकी आकर्षक विशेषताएं हैं।एल्युमिनियम फोम.

एल्युमिनियम फोम के गुण

एल्युमिनियम फोमआम तौर पर आग के प्रति निष्क्रिय रहते हैं

एल्युमिनियम फोमप्रत्येक कोशिका का आकार 2-11 मिमी के बीच होता है और इसकी सरंध्रता लगभग 70-90% होती है।

उपयोग के अनुसार फोम के आयामों को बदला जा सकता है और यह 44 एमपीए की मजबूती प्रदान करता है।

एल्युमिनियम धातु फोमइसकी प्रतिरोधक क्षमता सामान्य एल्युमीनियम धातु की तुलना में लगभग 100 गुना या उससे अधिक होती है।

एल्युमिनियम फोम का अनुप्रयोग

हल्के पदार्थों पर निर्भर रहने के कारण ऑटोमोबाइल सुरक्षा दिन-प्रतिदिन लोकप्रिय होती जा रही है।एल्युमिनियम फोम.

ध्वनि अवशोषणएल्युमिनियम फोमयह ऑटोमोबाइल निर्माण में सर्वोत्तम योजक सामग्री बनाता है।

एल्युमिनियम फोमये प्रकृति में हल्के होते हैं और इनका उपयोग एयरोस्पेस क्षेत्र में होता है।

एल्युमिनियम फोमडिजाइनर उद्योग में ये सबसे उपयुक्त होते हैं क्योंकि लकड़ी के साथ संयोजन करने पर ये एक अच्छी सेटिंग सामग्री के रूप में कार्य करते हैं।

मेटल फोम कैसे बनाया जाता है?

उत्पादन की लोकप्रिय विधिएल्यूमीनियम फोम या धातु फोमयह वायु सम्मिश्रण की विधि है। प्रारंभिक चरण में एल्युमीनियम और मैग्नीशियम ऑक्साइड या सिलिकॉन कार्बाइड का उपयोग करके धातु मैट्रिक्स मिश्रित पदार्थ तैयार किया जाता है। एक बार मिश्रण तैयार हो जाने पर, हवा, नाइट्रोजन या आर्गन को नोजल या इम्पेलर के माध्यम से सम्मिश्रित किया जाता है ताकि मिश्रण में समान वितरण सुनिश्चित हो सके।

धातु फोम बनाने का दूसरा तरीका ब्लोइंग एजेंट का उपयोग करना है। ऊष्मा से प्रेरित अपघटन के कारण ब्लोइंग एजेंट गैसें छोड़ता है और रिक्त स्थान बनाता है। उद्योग हाइड्रोजन की उपस्थिति में फोमिंग उत्पन्न करने के लिए ठोस गैस यूटेक्टिक निर्माण की एक अन्य विधि का भी उपयोग करते हैं। इस प्रकार की निर्माण प्रक्रिया में छिद्रों का आकार 10 माइक्रोमीटर से 10 मिमी तक होता है।

सिरेमिक फोम

अपनी कोशिकीय संरचना के कारण सिरेमिक फोम सामग्री निर्माण में एक अभिन्न अंग रहा है। इसकी सरल निर्माण प्रक्रिया में पॉलिमर और सिरेमिक स्लरी का उपयोग शामिल है। फोम की संरचना में सिरेमिक बरकरार रहता है, जिससे उच्च तापमान प्रतिरोधक क्षमता और ऊष्मारोधी गुण अतिरिक्त लाभ प्रदान करते हैं। सिरेमिक फोम के कई अनुप्रयोग हैं, जैसे तापीय इन्सुलेशन, ध्वनिक इन्सुलेशन और ऊर्जा-गहन विभिन्न अनुप्रयोग।

सिरेमिक फोम के गुण

सिरेमिक फोम आमतौर पर छिद्रयुक्त कोशिकीय संरचनाओं से बने होते हैं। दूसरी ओर, त्रि-आयामी नेटवर्क संरचना भंगुर होती है, जिसमें सामग्री में स्पष्ट रिक्त स्थान या छेद दिखाई देते हैं। कोशिकाओं में रिक्त स्थान रैखिक आकार के होते हैं और आमतौर पर मिलीमीटर से माइक्रोमीटर में मापे जाते हैं। छिद्रयुक्त सिरेमिक फोम कठोर होते हैं, जिनमें 95-96% तक रिक्त स्थान हवा या गैस से भरे होते हैं।

सिलिकॉन कार्बाइड, एल्यूमिना, ज़िरकोनिया, टाइटेनिया और सिलिका से बने विभिन्न प्रकार के सिरेमिक फोम उपलब्ध हैं। सिरेमिक फोम अपने हल्के वजन के लिए जाने जाते हैं। इनमें कुछ चुनिंदा पदार्थों के प्रति अच्छी पारगम्यता होती है। सिरेमिक फोम की संपीडन शक्ति उत्कृष्ट होती है।

इन सिरेमिक फोम की यही विशेषता इन्हें मशीनिंग अनुप्रयोगों के लिए एक अच्छा विकल्प बनाती है।

सिरेमिक फोम का अनुप्रयोग

सिरेमिक उद्योग की सूक्ष्म संरचनाएं इलेक्ट्रॉनिक उद्योग में उपयोगी साबित हुई हैं। इनका उपयोग बैटरी, इलेक्ट्रोड आदि के निर्माण में किया जाता है।

सिरेमिक के ऊष्मारोधक गुण इसे अच्छी ताप प्रतिरोधक क्षमता प्रदान करते हैं। इनका उपयोग संरचनात्मक सामग्री के रूप में इन्सुलेशन में किया जा सकता है, जिससे इन्सुलेशन और मजबूती दोनों प्राप्त होते हैं।

प्रदूषण नियंत्रण के लिए सिरेमिक फोम का उपयोग किया जा सकता है। इनकी पारगम्यता इन्हें प्रदूषण नियंत्रण में एक प्रभावी साधन बनाती है। सिरेमिक फोम उत्प्रेरकों को अवशोषित कणों को ऑक्सीकृत करने के लिए सतह क्षेत्र प्रदान करते हैं।

सिरेमिक फोम का उपयोग मानव शरीर में सहायक संरचनाओं को सहारा देने के लिए भी किया जाता है क्योंकि वे जैव अनुकूल होते हैं।

सिरेमिक निर्माण विधियाँ

सिरेमिक फोम के निर्माण की कुछ लोकप्रिय विधियाँ नीचे संदर्भ के लिए दी गई हैं:

प्रत्यक्ष फोमिंग प्रक्रिया

इस प्रक्रिया की शुरुआत सिरेमिक स्लरी का सस्पेंशन बनाकर और फिर उसे झाग बनाकर की जाती है। एक बार पॉलीमराइजेशन पूरा हो जाने पर, सांचे को हटा दिया जाता है और बने हुए झाग को सुखाकर बाद में सिंटरिंग की जाती है। इस प्रक्रिया से मजबूत छिद्र बनते हैं जो उच्च स्तर की मशीनिंग को सहन कर सकते हैं।

इस प्रक्रिया में फोमिंग एजेंट का उपयोग किया जाता है, जो सिरेमिक स्लरी में मिलाने पर फोम उत्पन्न करता है। बाद में इस फोम को स्थिर किया जाता है और फिर ठोस रूप दिया जाता है। डायरेक्ट फोमिंग आधारित सिरेमिक निर्माण सरल और विश्वसनीय माना जाता है और सरंध्रता को नियंत्रित करने में लाभकारी है। एडिटिव्स की अच्छी तरह से जांच-पड़ताल के बाद ही आमतौर पर स्थिरीकरण किया जाता है।

अनुप्रयोग और लाभ

इसका उपयोग आमतौर पर धातुकर्म उद्योग में किया जाता है जहाँ सरंध्रता एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है।

इस तरह के फोम का उपयोग इन्सुलेशन के लिए किया जाता है।

जेल कास्टिंग विधि

जब समरूपता और उच्च शक्ति को प्राथमिकता दी जाती है, तो जेल कास्टिंग सबसे अच्छी विधि है।सिरेमिक निर्माणयह प्रक्रिया सरल है और इसकी शुरुआत कोलाइडल सस्पेंशन को जल में घुलनशील मोनोमर और फोमिंग एजेंट के साथ मिलाकर की जाती है। पॉलीमराइजेशन के बाद फोम जेल में परिवर्तित हो जाता है। जेल कास्टिंग से मजबूत और कठोर सिरेमिक फोम बनते हैं।

अनुप्रयोग और लाभ

इसका उपयोग रासायनिक उद्योगों में फिल्टर या टिकाऊ झिल्ली बनाने के लिए किया जाता है।

प्रत्यारोपण और सहायक संरचनाओं के लिए जैवचिकित्सा क्षेत्र

यह प्रक्रिया सरंध्रता नियंत्रण और उच्च स्तर की एकरूपता सुनिश्चित करती है।

प्रतिकृति तकनीक

प्रतिकृति विधि में निम्नलिखित विधि शामिल है:सिरेमिक निर्माणइस प्रक्रिया में फोम के ऊपर सिरेमिक स्लरी की परत चढ़ाई जाती है। बाद में सिंटरिंग के माध्यम से पॉलीमर फोम को जलाकर अलग कर दिया जाता है। इससे एक सिरेमिक फोम की प्रतिकृति तैयार हो जाती है जो देखने में पॉलीमर फोम के समान होती है। प्रतिकृति तकनीक से उत्पादित सिरेमिक फोम में पारगम्यता अधिक और मजबूती कम होती है।

अनुप्रयोग और लाभ

इसका उपयोग जैव चिकित्सा क्षेत्र में हड्डी प्रत्यारोपण जैसे जटिल ज्यामितियों के निर्माण में किया जाता है।

ऑटोमोटिव और एयरोस्पेस उद्योग आमतौर पर प्रतिकृति विधि द्वारा निर्मित सिरेमिक का उपयोग करते हैं क्योंकि यह हल्का होता है।

इस प्रक्रिया में किए गए सावधानीपूर्वक विचार-विमर्श से यह सुनिश्चित होता है कि सामग्री की मूल ज्यामिति में कोई भी दोष मौजूद न हो।

स्टार्च के संघनन की प्रक्रिया

स्टार्च समेकन विधिसिरेमिक निर्माणयह आमतौर पर सस्ता होता है और इसमें कोई विषाक्तता नहीं होती। यह पर्यावरण के अनुकूल है और इसे जलाने के लिए लगभग 300-600 डिग्री सेल्सियस तापमान का उपयोग किया जाता है। यह तापमान सुनिश्चित करता है कि सिरेमिक फोम के निर्माण के दौरान कोई दोष न उत्पन्न हो।

खाद्य श्रेणी के स्टार्च जैसे जेलिंग एजेंट को सिरेमिक पाउडर में मिलाया जाता है और फिर आसुत जल में मिलाया जाता है। इसके बाद मिश्रण को हिलाने, ढलाई, जमाव और अंत में सुखाने जैसी प्रक्रियाओं से गुज़ारा जाता है। सूखने के बाद, बने हुए पदार्थ को उच्च तापमान पर सिंटर किया जाता है, जिससे सिरेमिक फोम का निर्माण होता है।

अनुप्रयोग और लाभ

किसी भी प्रकार की शून्यता या दोष न होने की गारंटी देता है।

सिरेमिक निर्माण की पर्यावरण अनुकूल विधि

इमल्शन विधि

इमल्शन विधि में, जैसा कि नाम से पता चलता है, इमल्शन का उपयोग किया जाता है।सिरेमिक निर्माणझाग बनाने के लिए, सिरेमिक कणों को दो अघुलनशील तरल पदार्थों के मिश्रण में निलंबित किया जाता है। एक बार इमल्शन बन जाने और स्थिर हो जाने के बाद, दूसरे तरल चरण को वाष्पीकरण या दहन द्वारा हटा दिया जाता है।

अनुप्रयोग और लाभ

इमल्शन तकनीक अच्छी फ़िल्टर दक्षता सुनिश्चित करती है, इसलिए इसे फ़िल्टरेशन प्रणालियों में व्यापक रूप से मान्यता प्राप्त है।

इनका उपयोग छिद्रयुक्त इन्सुलेटिंग सामग्रियों के निर्माण में किया जाता है और ये हल्के वजन के होते हैं।

हालांकि यह तकनीक अच्छे छिद्र आकार और एकसमान वितरण को सुनिश्चित करती है, लेकिन निर्माण विधि की जटिलता इस तकनीक को उपयोग में कठिन बनाती है।

सोल-जेल विधि

सोल-जेल विधि, जैसा कि नाम से ही स्पष्ट है, रासायनिक परिस्थितियों को नियंत्रित करते हुए विलयन को सिरेमिक संरचना में परिवर्तित करने की प्रक्रिया है। सोल-जेल विधि मेंसिरेमिक निर्माणसामग्री की मूलभूत मजबूती से समझौता किए बिना, इसकी सरंध्रता को जटिल रूप से नियंत्रित किया जाता है।

अनुप्रयोग और लाभ

इस विधि का प्रयोग सामान्यतः फिल्मों, कोटिंग्स, सेंसर आदि के निर्माण में किया जाता है।

उच्च शुद्धता वाला झाग उत्पन्न होता है

निष्कर्ष

इस लेख में फोम की विस्तृत जानकारी, फोम के विभिन्न प्रकार और सिरेमिक फोम निर्माण की वैश्विक तकनीकों का वर्णन किया गया है। सिरेमिक फोम के लिए गुणों का नियंत्रण अत्यंत महत्वपूर्ण है। विभिन्न निर्माण विधियाँ यह सुनिश्चित करती हैं कि वांछित गुण प्राप्त हों, जो उपयोग के लिए उपयुक्त हों।