stringtranslate.com

Сетчатая пена

Сетчатая пена — это очень пористая , твердая пена низкой плотности . «Сетчатая» означает похожая на сетку . Сетчатые пены — это чрезвычайно открытые пены, то есть в них мало, если вообще есть, неповрежденных пузырьков или окон ячеек. Напротив, пена, образованная мыльными пузырями, состоит исключительно из неповрежденных (полностью закрытых) пузырьков. В сетчатой ​​пене остаются только линейные границы, где встречаются пузырьки ( границы плато ).

Сетчатая пена
Пена до ретикуляции (слева), после ретикуляции (справа)

Твердый компонент сетчатой ​​пены может быть органическим полимером, таким как полиуретан , керамика или металл . Эти материалы используются в широком спектре приложений, где требуются высокая пористость и большая площадь поверхности , включая фильтры , опоры катализаторов , вставки топливных баков и крышки громкоговорителей .

Структура и свойства

Структура Уэйра–Фелана

Описание структуры сетчатых пен все еще разрабатывается. Хотя законы Плато , правила, регулирующие форму мыльных пленок в пенах, были разработаны в 19 веке, математическое описание структуры все еще обсуждается. Сгенерированная компьютером структура Уайера-Фелана является самой последней. В сетчатой ​​пене остаются только ребра многогранников ; грани отсутствуют. В коммерческой сетчатой ​​пене удаляется до 98% граней. Додекаэдр иногда приводится в качестве базовой единицы для этих пен, [1] но наиболее представительной формой является многогранник с 13 гранями. [2] [3] Размер ячеек и распределение размеров ячеек являются критическими параметрами для большинства применений. Пористость обычно составляет 95%, но может достигать 98%. [4] Сетчатость влияет на многие физические свойства пены. Обычно сопротивление сжатию уменьшается, в то время как такие свойства растяжения, как удлинение и сопротивление разрыву, увеличиваются. [5]

Производство

Роберту А. Фольцу приписывают открытие первого процесса изготовления сетчатой ​​полиуретановой пены в 1956 году во время работы в компании Scott Paper Company . [6] Производство сетчатой ​​полиуретановой пены представляет собой двухэтапный процесс, который начинается с создания обычной (закрытоячеистой) полиуретановой пены, после чего удаляются поверхности ячеек (или «окна»). Для этого используется тот факт, что большая площадь поверхности и меньшая масса поверхностей ячеек по сравнению с ячеистыми распорками (или краями) делает их гораздо более восприимчивыми как к возгоранию, так и к химическому разложению. Таким образом, закрытоячеистая пена либо заполняется горючим газом, таким как водород , и поджигается в контролируемых условиях, либо подвергается воздействию раствора гидроксида натрия для химического разложения пены, который удаляет окна ячеек, сохраняя края. [7]

Сетчатая керамическая пена изготавливается путем покрытия сетчатой ​​полиуретановой пены водной суспензией керамического порошка, а затем нагревания материала для испарения воды, затем сплавления керамических частиц и, наконец, сжигания органического полимера. [4]

Сетчатая металлическая пена также может быть изготовлена ​​с использованием полиуретановой пены в качестве шаблона, аналогичного ее использованию в керамических пенах. Металлы могут быть осаждены паром на полиуретановую пену, а затем органический полимер выжигается. [8]

Приложения

Сетчатые пены используются там, где важны пористость, площадь поверхности и низкая плотность.

Ссылки

  1. ^ ""Форма" нашей пены". Crest Foams. Архивировано из оригинала 2010-05-09 . Получено 2009-09-30 .
  2. ^ "Структура случайной монодисперсной пены" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2010-06-16 . Получено 2010-10-28 .
  3. ^ "Новый контрпример к гипотезе Кельвина о минимальных пенах" вероятно, ссылаясь на Gabbrielli, Ruggero (август 2009 г.). "Новый контрпример к гипотезе Кельвина о минимальных поверхностях". Philosophical Magazine Letters . 89 (8): 483–491. Bibcode :2009PMagL..89..483G. doi :10.1080/09500830903022651. S2CID  137653272.
  4. ^ ab Gliganic, Robert (21 февраля 2008 г.). "Where Reticulated Polyurethane Foam's a Fit". MachineDesign.com . Получено 2009-09-30 .
  5. ^ Блэр, Э. Аллен (1967). Ячеистые пластики: материалы конференции, Натик, Массачусетс, 13-15 апреля 1966 г. Национальная академия наук. стр. 141. Получено 2010-12-02 .
  6. ^ "Зал славы". Ассоциация полиуретановой пены. Архивировано из оригинала 2009-07-18 . Получено 2009-09-30 .
  7. ^ "Сетчатая пена". United Foam. Архивировано из оригинала 2009-06-22 . Получено 2009-09-30 .
  8. ^ Queheillalt, Douglas T.; Derek D. Hass, David J. Sypeck, Haydn NG Wadley, DD.; Sypeck, DJ.; Wadley, HN. (2001). "Синтез металлических пен с открытыми ячейками методом направленного осаждения из паров по шаблону" (PDF) . Journal of Materials Research . 16 (4): 1028–1036. Bibcode :2001JMatR..16.1028Q. doi :10.1557/JMR.2001.0143. S2CID  711787. Архивировано из оригинала (PDF) 2018-12-11.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  9. ^ abcde Curti, Michael C. "A Multifaceted Foam". Crest Foam Industries. Архивировано из оригинала 20.11.2009 . Получено 30.09.2009 .
  10. ^ Томсон, Тим (2004). Полиуретаны как специальные химикаты: принципы и применение. CRC. стр. 99. ISBN 978-0-8493-1857-3. Получено 30.09.2009 .
  11. ^ Беннетт, Дж. Майкл. «Новые альтернативные концепции галона – синергетическое развитие государственного и частного секторов» (PDF) . Национальный институт стандартов и технологий. стр. 3. Архивировано из оригинала (PDF) 2010-05-31 . Получено 2009-10-01 .
  12. ^ Gliganic, Robert. "Уникальный материал для творческих применений". Product Design and Development. Архивировано из оригинала 2013-01-31 . Получено 2009-09-30 .

Внешние ссылки