다공성 세라믹 종류와 원료에 대해 알아볼께요. 다공성 세라믹은 고유한 특성과 광범위한 응용 분야로 인해 중요한 역할을 합니다. 다공성 재료 또는 셀룰러 세라믹으로도 알려진 이러한 세라믹은 구조 내에 상호 연결된 기공이 존재하는 것이 특징인데 높은 다공성과 낮은 밀도, 우수한 단열성 그리고 우수한 기계적 강도를 가지고 있어요. 자동차, 항공우주, 전자, 바이오메디컬 등 다양한 산업에 많이쓰이고 있습니다.
다공성 세라믹이란?
다공성 세라믹은 고유한 특성으로 인해 수요가 높은 특수한 종류의 세라믹입니다. 다공성 세라믹을 제조하는 방법은 원료 선택, 성형 기술, 소결 공정 및 표면 개질등 여러 가공을 거쳐서 제작되는 구조입니다.
다공성 세라믹은 뛰어난 특성으로 인해 다양한 산업에서 광범위하게 사용되는데 높은 다공성으로 인해 향상된 여과, 절연 및 흡수 기능이 가능합니다. 혹시나 열대어를 키우는 취미가 있으신분들이라면 세라믹 여과재를 쉽게 접해보셨을꺼에요.
뛰어난 내열성 및 내화학성을 제공하여 촉매, 에너지 저장 및 생의학 임플란트 분야에도 적극 사용되고있고 경량 특성으로 인해 항공 우주 부품에 적합하여 전체 중량과 연료 소비를 줄이는 역활도 합니다.
다공성 세라믹의 종류
기능과 역활에 따라 다공성 세라믹은 2종류로 나눠서 분류할수있습니다.
개방 셀 다공성 세라믹
개방형 셀 다공성 세라믹은 유체 및 가스 투과성을 허용하는 상호 연결된 공극을 가지고 있습니다.쉽게말하면 스폰지처럼 수많은 미세구멍이 촘촘하게 뚫려있는 형태인데 제조 공정 및 원하는 응용 분야에 따라 일반적으로 50%에서 90% 범위의 높은 다공성을 나타냅니다.
이러한 재료는 일반적으로 여과 시스템, 촉매 지지체 및 방음재에 사용됩니다. 개방형 셀 구조는 주변 환경과의 향상된 상호 작용을 위해 넓은 표면적을 가지고있어요.
폐쇄 셀 다공성 세라믹
반면 폐쇄 셀 다공성 세라믹은 유체 또는 가스 흐름을 허용하지 않는 밀폐된 기공을 가지고 있습니다. 우수한 기계적 강도와 절연 특성을 나타내므로 구조용, 열 장벽 및 열 교환기에 적합합니다.
폐쇄 셀 다공성 세라믹은 탁월한 기계적 강도와 강성을 바탕으로 해당 소재에 쓰이는데 밀봉된 기공 구조는 구조적 무결성을 제공하여 외부 힘과 하중을 견딜 수 있도록 하며 견고하고 내구성 있는 재료가 필요한 응용 분야에 많이 쓰입니다.
다공성 세라믹 원료
개방 셀 다공성 세라믹의 원료 선택은 원하는 특성과 의도된 용도에 따라 다릅니다. 일반적인 재료로는 알루미나, 지르코니아, 실리콘 카바이드 및 다양한 세라믹 산화물이 있습니다. 재료는 원하는 특성을 달성하기 위해 적절한 다공성 및 소결 거동을 나타내야 합니다.
여기서 말하는 소결이란 분말 입자들이 열적 활성화 과정을 거쳐 하나의 덩어리로 결합되는 과정을 의미합니다.
폐쇄 셀 다공성 세라믹의 원료는 원하는 특성과 의도된 용도에 따라 다릅니다. 주로쓰이는 원료는 알루미나, 지르코니아, 탄화규소 및 높은 기계적 강도와 열 분해에 대한 내성을 나타내는 기타 세라믹 조성물이 있습니다.
다공성 세라믹을 사용하는 산업분야
수처리, 화학 처리, 제약, 식품 및 음료와 같은 산업 전반의 여과 및 분리 공정,석유 화학, 자동차 및 제약 산업에서 다양한 화학 공정을 촉진하는 응용 분야와 다공성 세라믹의 우수한 단열 특성은 온도 제어 및 보호가 중요한 산업 분야에서 유용합니다.
용광로, 가마, 가스 터빈 및 고온 처리와 같은 응용 분야에서 열 장벽, 내화 재료 및 절연체로 사용되며 고체 산화물 연료 전지, 리튬 이온 배터리 및 기타 에너지 저장 장치의 전극 및 분리막으로 제작되어 쓰입니다.
높은 표면적과 이온 전도성은 효율적인 에너지 전달 및 저장에도 이용되며 다공성 구조와 결합된 세라믹의 생체적합성 특성은 세포 부착, 영양분 확산 및 조직 내부 성장을 허용하여 효과적인 조직 재생 및 치유를 촉진합니다.
다공성 세라믹은 건설, 자동차 및 항공 우주와 같은 산업에서 소음 감소, 방음 및 진동 감쇠에 효과적이라 유전체 재료, 절연체 및 기판으로 활용됩니다. 높은 전기 저항, 열 안정성 및 다공성으로 인해 인쇄 회로 기판, 커패시터 및 센서와 같은 응용 분야에 적합합니다.
