清華大学が3Dプリントの「スポンジセラミック」素材を開発。その用途はどのくらい幅広いのでしょうか?

清華大学が3Dプリントの「スポンジセラミック」素材を開発。その用途はどのくらい幅広いのでしょうか?
この投稿は、Little Soft Bear によって 2017-6-13 11:02 に最後に編集されました。

ご存知のとおり、セラミックは強度が高いため、多くの製造分野で広く使用されています。しかし、この素材の最大の欠点はその脆さです。 Antarctic Bearによると、清華大学の研究チームは最近、この欠点を克服できる3Dプリントの「スポンジセラミック」を開発したという。この新しいタイプのセラミック材料は超軽量で耐熱性があり、従来の民生用セラミックの脆さの問題がまったくありません。また、製造プロセスが速く経済的です。将来的には、断熱材、消防士の防護服、水ろ過などの分野での応用が期待されています。

この素材はスポンジにセラミックナノファイバーを埋め込み、編み込んで作られているそうで、とても軽いそうです。具体的な動作原理は、セラミック溶液が小さな紡糸口金から紡糸ボックスに噴霧され、次に、砂糖の糸でマシュマロを作るのと同じように、排出された糸が絡み合うというものです。

そのため、最終的な素材はマシュマロのように軽くて柔らかくなります。セラミック素材を握ると、平らになり、その後、損傷することなくほぼ元の形状に戻ります。
この調製方法は、3D プリントや電界紡糸よりも時間とコスト効率に優れ、大規模に実現できます。報道によると、この研究は、高度に変形でき、高温に耐えられる材料を開発することを目的としている。

実際の研究過程で、研究者らはスポンジを準備するために、二酸化チタンや酸化ジルコニウムなど、いくつかの異なるセラミック材料を試しました。これらの材料自体は非常に優れた絶縁体です。耐熱性をテストするために、研究者たちは花びらを鉄、酸化アルミニウムのフォーム、新しいタイプの酸化ジルコニウムのセラミックスポンジなどのさまざまな材料の上に置いた。上部の発熱体で752度まで加熱。10分後には鉄やアルミナフォームなどの素材でできた花びらがパリパリになります。ジルコニアセラミックスポンジの花びらは少ししおれた程度で、1時間後、スポンジ上部の温度はわずか200度で、耐熱性が良好であることが示されました。

研究者たちはこれを利用し、重量、柔軟性、断熱性が求められる断熱材や消防服に応用したいと考えている。曲げられる耐熱性セラミックはこれまでにも開発されてきましたが、綿球というよりはティッシュペーパーのようなもので、その用途は電子産業に限られることが多かったのです。

スポンジセラミックは耐熱性に加え、浸透性も優れているため、光の下で下水をろ過し、汚染粒子を除去するために使用できます。現代の水ろ過技術では、使用されるフィルター材料はほとんどが粉末状であり、再利用が困難です。この新しいタイプのセラミック素材は、光の下でわずか 15 分で人工染料を分解することができ、きれいな水をセラミックから絞り出して再利用することができます。研究結果により、このスポンジセラミックは製造可能であることが証明されましたが、商業化にはまだ時間がかかります。

出典: DeepTech 詳しい情報:
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陶器の南極熊

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