Entwicklung eines autarken Schäumungsverfahrens zur Herstellung offenzelliger keramischer Schäume

Abstract

In dieser Arbeit wird ein neues autarkes Schäumungsverfahren zur Herstellung offenzelliger oxidkeramischer Al2O3-Schäume auf Basis wässriger keramischer Suspensionen beschrieben. Dieses Verfahren reiht sich in die Verfahren der Blasenbildungstechnik ein und beruht auf der Einstellung eines dispersen Multiphasensystems - keramische Schaum-Emulsion (ALPS)-, wobei die keramische Suspension als Dispersionsmedium für ein Gemisch aus Alkan-Luftbläschen und Emulgatoren (Tenside) als Stabilisatoren dienen. Die hergestellte ALPS wird in Formen gegossen. Es schließt sich ein selbständiger Aufschäumungsprozess an, wobei der konsolidierende Schaumgrünkörper eine streng zylindrische Form mit dem Querschnitt der Grundfläche der Form annimmt. Hier wird die Schaumstruktur durch Art und Menge des Alkanzusatzes und die Prozessbedingungen Temperatur und relative Luftfeuchtigkeit bestimmt. Die Grundprozesse Blasenexpansion, Membranversagen und Schaumkonsolidierung prägen mit ihren konkurrierenden Verläufen den Aufschäumungsprozess und das Produkt. Kugel- und Polyederschäume bis 98,3 % Porosität mit Zellgrößen von 0,6 bis 5 mm werden hergestellt. Dabei die Einstellung und Steuerung der Stegporosität von ca. 50 nm bis ca. 100 Ã µm möglich sind. Die reinen Al2O3-Zellularkörper sind durch ein homogenes Zellengefüge und hohe Druckfestigkeit gekennzeichnet. Weitere Entwicklungsmöglichkeiten des neuen Schäumungsverfahrens wurden aufgezeigt:---Herstellung filigraner metallischer Schäume mit und ohne Stegporosität---Erzeugung verstärkter keramischer Schaumkörper durch den Zusatz oxidkeramischer Armierungsfasern ---Erzeugung von Kompositschäumen (Keramik/Keramik oder Metall/ Keramik)Bisher wurden besonders oxidkeramische Schäume in Betracht gezogen, welche als potenzielle Bioträger für Mikroorganismen und Bakterien, sowie als Katalysatorträger in der organischen und bioorganischen Chemie eingesetzt werden können.