Czym są materiały porowate?

Materiały porowate występują naturalnie w przyrodzie. Zaliczyć można do nich między innymi pumeks, o porowatości około 0,5. Inżynieryjne materiały porowate, na których skupiamy się w tym wpisie, produkowane są jednak w sposób sztuczny między innymi poprzez spienianie substancji. Z tego artykułu dowiesz się więc, czym są materiały porowate, jakie są ich właściwości oraz przykłady i zastosowanie.

Definicja inżynieryjnych materiałów porowatych

Tworzywa inżynieryjne zaliczane do materiałów porowatych cechują się przede wszystkim unikalnymi właściwościami fizycznymi. W swoim wnętrzu posiadają one wiele luk, wypełnionych za pomocą gazów lub cieczy o odmiennych właściwościach niż ciało stałe, które wypełniają. W związku z tym w materiałach porowatych ciała stałe określane jest jako szkielet lub nośnik, które cechuje się takimi parametrami jak:

• porowatość, czyli ilość pustych przestrzeni,
• powierzchnia właściwa porów, czyli wielkość pustych przestrzeni,
• gęstość masowa,
• przepuszczalność, 
• krętość porów.

Właściwości materiałów porowatych i ich przykłady

Nowoczesne inżynieryjne materiały porowate doceniane są przede wszystkim za ich właściwości. Wyróżniają się one bowiem między innymi bardzo małą gęstością, przekładającą się jednocześnie na ich niewielką wagę. Dodatkowo doskonale tłumią one energię mechaniczną, a także fale dźwiękowe oraz są świetnymi izolatorami termicznymi ze względu na ich niską przewodność cieplną. Porowate materiały inżynieryjne są również odporne na ściskanie, a także wibracje. Do zalet, jakimi wyróżniają się nowoczesne materiały porowate, zaliczyć można także to, że z powodzeniem mogą być one łączone z innymi, klasycznymi materiałami. Dzięki temu pozwalają one uzyskać efekty, których osiągnięcie nie byłoby możliwe w żaden inny sposób. 

W niektórych przypadkach materiały porowate mogą być również ponownie wykorzystywane po ich zdemontowaniu lub oddzieleniu od innych materiałów. Oznacza to więc, że można je również zaliczyć do ekologicznych tworzyw, sprzyjających naszej planecie. 

Jednym z przykładów inżynieryjnych materiałów porowatych są maty aerożelowe, które produkowane są poprzez poddanie mokrej masy krzemionkowej działaniu ciśnienia oraz wysokiej temperatury, w efekcie powstaje z niej sztywna piana. Dzięki temu maty aerożelowe składają się z setek mikroporów krzemionkowych, które wypełnione są za pomocą powietrza, stanowiącego niekiedy nawet do 99% ich objętości. Z kolei taka budowa zapewnia im doskonałe właściwości termoizolacyjne oraz akustyczne. Aby materiał porowaty, jakim są maty aerożelowe był trwały dodatkowo wzmacniany jest on za pomocą włókna szklanego, nadającego mu odpowiednie cechy. Grubość mat aerożelowych wynosi najczęściej 5 lub 10 milimetrów. 

Zastosowanie inżynieryjnych materiałów porowatych

Wyjątkowe właściwości materiałów porowatych, wynikające z ich unikalnej budowy sprawiają, że znajdują one zastosowanie w wielu różnorodnych branżach. Powszechnie stosowane są one wobec tego między innymi najczęściej w lotnictwie i kosmonautyce, jako wykładziny tłumiące dźwięki. Oprócz tego używane są one również bardzo często w nowoczesnym budownictwie, gdzie stosowane są w postaci mat, takich jak maty aerożelowe do wykonywania ociepleń trudno dostępnych miejsc, likwidacji mostków termicznych oraz termoizolowania pomieszczeń od wewnątrz, o czym pisaliśmy między innymi w artykule: METODY DOCIEPLANIA BUDYNKÓW OD WEWNĄTRZ Z UŻYCIEM MAT AEROŻELOWYCH

Podsumowując, materiały porowate, to materiały inżynieryjne, które cechują się dużą porowatością, dzięki temu wyróżniają się doskonałymi parametrami użytkowymi. Z tego względu coraz częściej znajdują one zastosowanie w wielu różnorodnych branżach, zastępując w nich dotychczas stosowane, klasyczne materiały, jak ma to miejsce w przypadku, chociażby budownictwa lub przemysłu, gdzie wełna mineralna powoli jest wypierana przez maty aerożelowe, zwłaszcza w izolacjach wysoko lub niskotemperaturowych. Według prognoz w przyszłości materiały porowate mają być powszechnie stosowane między innymi przy produkcji samochodów, a także samolotów, co pozwoli zmniejszyć w znaczny sposób ich masę własną.