porapintojen

Porapinnat ovat pintoja tai materiaaleja, joissa on huokosia, reikiä tai kanavia, joiden kautta nesteiden ja kaasujen liike tapahtuu. Niitä esiintyy sekä luonnollisesti että keinotekoisissa rakenteissa; luonnollisia esimerkkejä ovat puu ja kivet, kun taas keinotekoisia muodostavat huokoiset keramiikat, metallit, polymeerit ja komposiitit. Porapintojen tavoitteena on hallita läpäisevyyttä sekä vaikuttaa pinnan vuorovaikutuksiin, kuten kosteuteen, suodattuvuuteen ja lämmönjohtuvuuteen.

Huokosten koko, muoto ja jakauma määrittävät permeabiliteetin sekä mekaanisen keston. Porapinnat jaetaan usein avoimiin huokosiin, jotka muodostavat yhteisen kanavanverkoston nesteille ja kaasuilla, sekä suljettuihin huokosiin, jotka ovat kokonaan eristettyjä. Porositeetti ilmaisee huokosten tilavuuden osuutta, ja porejakauma sekä pinta-ala (esim. BET-menetelmä) kertovat lisätietoa aktiivisesta pinnasta ja reaktiopinnoista.

Valmistusmenetelmiä ovat esimerkiksi sinteröinti, vaahdotus, porogenin poistoon perustuvat menetelmät, templointi sekä 3D-tulostus. Näiden menetelmien avulla voidaan kontrolloida huokoskokoa, tilavuusosuutta ja rakennetta sekä saavuttaa toivotut termiset, kemialliset ja mekaaniset ominaisuudet.

Sovellukset kattavat suodatus ja erottelu (tuuletuslaitteet, neste-erottimet), katalyytit ja energiatekniset rakenteet (elektrodien kehittäminen), sekä lämpö- ja akustinen eristys sekä bio- ja kudosinsinööritys. Ominaisuuksia arvioidaan porometrialla, Mercury Intrusion Porosimetry -mittauksin, BET-pinta-alan mittauksin sekä mikro-CT-skannauksin sekä mekaanisilla testeillä.

Haasteina ovat mekaanisen kestävyyden ja kemiallisen yhteensopivuuden säilyttäminen suurta porosuutta käytettäessä, valmistusvaiheiden toistettavuus ja pitkän aikavälin kestävyyden varmistaminen. Tutkimus painottuu hierarkkisen porosisuuden hallintaan ja kehittyneisiin valmistusmenetelmiin kuten yhdistettyihin templointi- ja lisäysmenetelmiin.