Кеуекті материал туралы қаншалықты білесіз?

Кеуекті материалдар денеңіздегі сүйектен кофеқайнатқыштағы сүзгіге дейін барлық жерде бар.

Бірақ саңылауларға толы нәрсе қалай соншалықты маңызды болуы мүмкін? Жауап арасындағы күрделі биде жатыр

қатты материалдың өзі және оның ішіндегі кең тесіктер желісі. Бұл өзара әрекет бірегей қасиеттерді жасайды

медицина, энергия сақтау және тіпті ғарышты зерттеу сияқты әртүрлі салаларда төңкеріс жасады.

Кішкентай қалталары, көрінбейтін туннельдері және микроскопиялық қуыстары бар материалды елестетіп көріңіз. Бұл ақаулар емес

– олар кеуекті материалдардың айқындаушы сипаттамасы болып табылады және олар таңқаларлық санның кілтін ұстайды

әртүрлі салалардағы жетістіктер.

Сіз ғарышкерлердің Халықаралық ғарыш станциясында таза ауамен қалай тыныс алатынын ойлап көрдіңіз бе? Немесе ғалымдар қалай

жеңілірек, берік құрылыс материалдарын жасай ала ма? Жауап сізді таң қалдыруы мүмкін - мұның бәрі кереметпен байланысты

кеуекті материалдар әлемі. Бекітіңіз де, осы таңғажайып ғажайыптардың артындағы қызықты ғылымға үңілейік!

Кеуекті материалдар дегеніміз не?

Негізінде кеуекті материалдар - бұл тері тесіктері бар материалдар - олардың құрылымындағы кішкентай кеңістіктер немесе бос орындар.

Бұл саңылаулар микроскопиялық нанометрлерден (метрдің миллиардтан бір бөлігі) үлкен өлшемдерге дейін өзгереді.

миллиметрлік қуыстар (метрдің мыңнан бір бөлігі). Өлшемі, пішіні және бұл кеуектер қалай қосылғаны бәрі а

материалдың қасиеттерін анықтауда шешуші рөл атқарады.

Кеуектіліктің екі негізгі түрін қарастыру қажет:

*Ашық жасуша кеуектілігі:

Губканы елестетіңіз. Бұл негізінен ашық жасушалық кеуектілік.Кеуектер бір-бірімен байланысып, сұйықтықтарды өткізуге мүмкіндік береді

олар арқылы оңай өту үшін. Кофе сүзгілері,көбік және сүйектің кейбір түрлері ашық жасушалы материалдардың мысалы болып табылады.

*Тұйық жасуша кеуектілігі:

Мұнда кеуектер бір-бірімен байланыспаған қатты материалдың ішіндегі оқшауланған көпіршіктер болып табылады. Ойланыңыз а

пемза тасы – тесіктерге толы, бірақ олардың арасында су жүре алмайды. Полистиролды орау жержаңғақ және

кейбір жанартау жыныстары жабық жасушалы материалдардың мысалы болып табылады.

Материалдың кеуектілігінің түрі мен сипаттамаларын түсіну арқылы ғалымдар мен инженерлер жобалай алады

арнайы қолданбаларға арналған материалдар. Мұның қалай жасалатынын келесі бөлімде қарастырамыз!

Кеуекті материалдардың түрлері

әлемікеуекті материалдаркең ауқымды және табиғи және синтетикалық материалдардың кең ауқымын қамтиды.

Міне, олардың шығу тегі немесе құрамына қарай жіктелген ең көп таралған түрлердің кейбіріне шолу:

Табиғи кеуекті материалдар:

Тау жыныстары мен минералдар:

Құмтас, пемза және цеолиттер табиғатта кездесетін кеуекті жыныстардың кейбір мысалдары болып табылады.

Бұл материалдар фильтрацияда, құрылыс агрегаттарында және тіпті мысық қоқысында қолданылады

олардың әртүрлі кеуек өлшемдері мен бетінің аудандары.

 

 

Биологиялық материалдар:

Сүйек, ағаш және тығын – бірегей қасиеттері бар табиғи кеуекті материалдар. Мысалы, сүйек,

беріктік пен икемділікті қамтамасыз ететін күрделі ашық жасуша құрылымы бар, ал ағаштың кеуектілігі мүмкіндік береді

өсімдіктерде су мен қоректік заттарды тасымалдау үшін.

 

 

Синтетикалық кеуекті материалдар:

Полимерлер:

Полиуретан және полистирол сияқты полимерлі көбік орау, оқшаулау,

және ауаны ұстап тұратын жабық жасуша құрылымына байланысты жастық.

 

 

Полиуретанды көбік

 

 

Керамика:

Бұл инженерлік материалдар басқарылатын кеуектер құрылымымен жобалануы мүмкін, бұл оларды өте қолайлы етеді

фильтрациялық мембраналар, катализаторлар және отын жасушалары сияқты қолданбалар.

Керамикалық фильтрациялық мембрана

 

Металдар:

Кеуекті металдар жеңіл құрылыс материалдары мен биомедициналық имплантаттар сияқты салаларда тартымдылыққа ие

беріктік пен салмақ арақатынасының жоғары болуына және олардың кеуектілігін нақты қажеттіліктерге бейімдеу мүмкіндігіне байланысты.

Кеуекті металл

Металл-органикалық қаңқалар (MOF):

Бұл дизайнерлік материалдар жоғары реттелген және реттелетін кеуекті құрылымы бар синтетикалық кереметтер.

Олар газды сақтауда, бөлуде және дәрі-дәрмек жеткізуде үлкен әлеуетке ие.

Металл органикалық қаңқасы (MOF)

Бұл кеуекті материалдарды біз кеуекті материалдардың алуан түрлі әлемінің үлгісін ғана атадық.

Кеуекті материалдардың қасиеттері

Кеуекті материалдардағы қатты және бос кеңістіктің бірегей үйлесімі оларға бірқатар қасиеттер береді

бұл оларды әртүрлі қолданбаларда құнды етеді. Кейбір негізгі физикалық, механикалық,

кеуекті материалдардың химиялық қасиеттері:

Физикалық қасиеттері:

Тығыздығы:

Кеуектердің болуына байланысты кеуекті материалдар, әдетте, кеуекті емес аналогтарына қарағанда тығыз емес.

Бұл оларды жеңіл етеді, бұл аэроғарыштық техника және құрылыс сияқты қолданбаларда өте маңызды.

Тығыз кеуекті материал тығызырақ кеуекті емес материалға қарсы

 

*кеуектілік пайызы:

Бұл мән материалдың жалпы көлемімен салыстырғандағы бос орындардың көлемін көрсетеді. Жоғары пайыз ашық және өзара байланысты кеуек құрылымын көрсетеді.

*Өткізгіштігі:

Бұл қасиет материалдың сұйықтықтарды (газдар немесе сұйықтықтар) оның кеуектерінен өтуіне мүмкіндік беретін қабілетін білдіреді. Кеуектің мөлшері, пішіні және қосылу қабілеті өткізгіштікке айтарлықтай әсер етеді.

Механикалық қасиеттері:

*Күш:

Кеуектердің болуы кейде материалдың жалпы беріктігін төмендетуі мүмкін.

Дегенмен, кеуек құрылымының ақылды инженериясы кеуекті материалдарды жасай алады

таңқаларлық беріктік пен салмақ қатынасы, бұл оларды жеңіл құрылыста құнды етеді.

* Серпімділік:

Бұл қасиет материалдың кернеу кезінде қаншалықты деформацияланатынын және қайтып оралатынын анықтайды

оның бастапқы пішіні. Кеуектілік икемділікке байланысты күрделі жолдармен әсер етуі мүмкін

материал және кеуек құрылымы.

Химиялық қасиеттері:

*Реактивтілігі:

Кеуектерден жасалған жоғары бет ауданы оларды кеуекті емес материалдармен салыстырғанда реактивті ете алады.

Бұл бетінің ұлғаюы химиялық реакцияларға ықпал ететін катализ сияқты қолданбаларда тиімді.

* Қарсылық:

Кеуекті материалдарды белгілі бір элементтерге немесе химиялық заттарға қарсы тұру үшін бейімдеуге болады. Мысалы,кейбір кеуекті керамика

тамаша ыстыққа төзімділік көрсетеді, бұл оларды жоғары температурада қолдануға жарамды етеді.

Осы қасиеттердің өзара әрекетін түсіну арқылы ғалымдар мен инженерлер кеуекті материалдарды жобалай алады

нақты қажеттіліктер. Келесі бөлімде біз бұл материалдардың әртүрлі салаларда қалай жұмыс істейтінін көреміз!

Кеуекті материалдардың артықшылықтары мен қиындықтары

Кеуекті материалдар оларды әртүрлі салаларда құнды ететін ерекше артықшылықтар жиынтығын ұсынады. Мұнда негізгі артықшылықтардың кейбірін қарастырыңыз:

*Жоғары бетінің ауданы:

Кеуектердің күрделі желісі шағын көлемнің ішінде үлкен бет аймағын жасайды. Бұл фильтрация, адсорбция және катализ сияқты процестер үшін пайдалы, мұнда беттің ұлғаюы материал мен сұйықтықтар/газдар арасындағы әрекеттесуді күшейтеді.

* Жеңіл салмақ:

Кеуектердің болуына байланысты кеуекті материалдар, әдетте, кеуекті емес аналогтарына қарағанда жеңілірек. Бұл салмақты азайту басты мақсат болып табылатын аэроғарыштық техника және отын үнемдейтін көліктер сияқты қолданбаларда өте маңызды.

* Басқарылатын ағынның қасиеттері:

Кеуектердің өлшемі, пішіні және байланысы сұйықтықтардың материал арқылы қалай ағып жатқанын бақылау үшін бейімделуі мүмкін. Бұл дәл сүзуге, бақыланатын дәрі-дәрмекті жеткізуге және газды тиімді бөлуге мүмкіндік береді.

* Арнайы сипаттар:

Материалдардың кең ассортиментін кеуекті етіп жасауға болады, ал кеуек құрылымының өзін белгілі бір қасиеттерге қол жеткізу үшін жасауға болады. Бұл әмбебаптық ғалымдарға әртүрлі қолданбаларға арналған материалдарды жобалауға мүмкіндік береді.

Дегенмен, кеуекті материалдардың кейбір қиындықтары бар:

*Күш:

Кеуектердің болуы материалдың жалпы беріктігін төмендетуі мүмкін. Мұны азайту үшін мұқият жобалау және өңдеу әдістері қажет.

*Сынық:

Кеуектер кернеудің шоғырлану нүктелері ретінде әрекет ете алады, бұл материалды жоғары қысымда жарықтарға немесе сынуға бейім етеді.

*Өндірістің күрделілігі:

Қажетті кеуек құрылымын жасау күрделі болуы мүмкін және арнайы өндіріс әдістерін қажет етеді, бұл шығындарды арттыруы мүмкін.

Агломерленген тот баспайтын болаттан жасалған кеуекті материалдарды арнайы қолдану

Агломерленген тот баспайтын болаткеуекті материалдар – бірегей артықшылықтары бар кеуекті материалдың белгілі бір түрі:

*Жоғары беріктік пен беріктік:

Агломерация, өндірістік процесс, баспайтын болаттан жасалған бөлшектер арасында берік байланыстар жасайды, нәтижесінде берік және ұзаққа созылатын материал алынады.

* Коррозияға төзімділік:

Тот баспайтын болат коррозияға тамаша төзімділік береді, бұл материалдарды қатал орта немесе сұйықтықтарды қамтитын қолданбалар үшін өте қолайлы етеді.
*Биоүйлесімділік: Тот баспайтын болаттың кейбір сорттары биоүйлесімді, яғни оларды адам ағзасына қауіпсіз имплантациялауға болады. Бұл сүзгілер немесе сүйек имплантаттары сияқты биомедициналық қолданбаларға есік ашады.

* Арнайы кеуектер құрылымы:

Агломерленген тот баспайтын болаттан жасалған тесіктердің өлшемі мен таралуын бақылауға болады, бұл дәл сүзу немесе сұйықтықты бөлуге мүмкіндік береді.

Бұл қасиеттер агломерленген тот баспайтын болаттан жасалған кеуекті материалдарды әртүрлі қолданбаларда құнды етеді, соның ішінде:

*Сүзу:

Олар өнеркәсіптік сүзгілерде кеңінен қолданыладысұйықтар мен газдар, әсіресе жоғары беріктік пен беріктікті қажет ететін қолданбаларда.

*Сұйықтықтың таралуы:

Олардың басқарылатын кеуектілігі хроматография немесе отын жасушалары сияқты процестерде сұйықтықтарды біркелкі бөлуге мүмкіндік береді.

*Тығыздағыштар:

Күрделі кеуектер құрылымы дыбыс толқындарын тиімді сөндіреді, бұл оларды шуды азайту қолданбаларында пайдалы етеді.

*Биомедициналық имплантанттар:

Белгілі сорттардың биоүйлесімділігі оларды сүйек имплантаты немесе дәрі-дәрмек жеткізу құрылғылары үшін қолайлы етеді.

Жоғары беріктіктің, коррозияға төзімділіктің және реттелетін кеуекті құрылымның үйлесімі агломерленген тот баспайтын болаттан жасалған кеуекті материалдарды әртүрлі талап етілетін қолданбаларда құнды активке айналдырады.

Кеуекті материалдарды қолдану: әрекеттегі тесіктер әлемі

Кеуекті материалдардың бірегей қасиеттері әртүрлі секторлардағы қолданудың кең ауқымына әкелді.

Міне, бұл ғажайыптардың қалай жұмыс істейтіні туралы қысқаша шолу:

Өнеркәсіптік қолданбалар:

Сүзу жүйелері:

Кофе сүзгілерінен жаппай өнеркәсіптік сүзгілерге дейін кеуекті материалдар қалағанды ​​бөлу үшін өте маңызды

қоспадан алынған компоненттер. Олардың басқарылатын кеуектерінің өлшемі қажетсіз бөлшектерді ұстауға мүмкіндік береді

қажетті сұйықтықтың өтуіне мүмкіндік береді.

Кофе сүзгісі

Катализаторды қолдау:

Химиялық реакцияларда катализаторлар процесті тездетеді. Жоғары беті бар кеуекті материалдар қамтамасыз етеді

осы катализаторларға арналған платформа, олардың әртүрлі өндірістік процестердегі тиімділігін арттыру.

Күнделікті қолдану:

Оқшаулау:

Шыны талшық немесе көбік сияқты материалдардың тесіктерінде ұсталған ауа тамаша оқшаулағыш ретінде әрекет етеді,

Қыста үйімізді жылы, жазда салқын ұстаймыз.

 

Шыны талшықты оқшаулау

Дыбысты сіңіру:

Акустикалық панельдер немесе дыбыс өткізбейтін көбік сияқты кеуекті материалдардың мүмкіндігі бар

дыбыс толқындарын жұтып, шуды басады және тыныш орта жасайды.

Акустикалық панель

Ең озық қолданбалар:

Биомедициналық инженерия:

Кеуекті материалдар бұл салада төңкеріс жасайды. Мысалы, кеуекті тіректер қолданылады

тіндік инженерия, жаңа жасушалардың өсуі үшін құрылымды қамтамасыз ету және кеуекті дәрі беру

жүйелер дәріні бақыланатын түрде шығара алады.

 

 

Тіндік инженерияға арналған кеуекті тірек

Аэроғарыш:

Жеңіл, бірақ күшті материалдардың қажеттілігі аэроғарыштық техникада өте маңызды.

Кеуекті металдар ұшақтың жеңіл бөлшектерін жасау мүмкіндігі үшін зерттелуде

күшін жоғалтпай.

Бұл бірнеше мысалдар – кеуекті материалдардың қолданылуы шын мәнінде әртүрлі және

үнемі дамып отырады. Ғалымдар жаңа және инновациялық материалдарды әзірлеуді жалғастыруда

бақыланатын кеуекті құрылымдар, оларды пайдалану мүмкіндіктері сөзсіз кеңейе береді!

Қорытынды

Осы блогта біз зерттегеніміздей, кеуекті материалдар тек ғылымның қызықты емес

перспективалы, бірақ сонымен бірге керемет жан-жақты және кең ауқымды салаларда маңызды.

Ағаш пен сүйек сияқты органикалық материалдардың табиғи губкасынан жоғары инженерлік кеуектілікке дейін

керамика мен металдарда бұл материалдар күнделікті өнімдерде және ең озық үлгілерде маңызды рөл атқарады

технологиялар бірдей.

Кеуекті материалдармен зерттеуді және инновацияларды жалғастырайық, жаңа шешімдердің құлпын ашайық және

біздің әлемді өзгерте алатын мүмкіндіктер. Арнайы кеуекті тот баспайтын болаттан жасалған сүзгі, егер

Қосымша мәліметтерді білгіңіз келсе, HENGKO компаниясына электрондық пошта арқылы хабарласыңыз

ka@hengko.comнемесе келесі формада.