多孔陶瓷分类
多孔陶瓷分类
多孔陶瓷可以根据其制备方法、孔隙结构和应用领域进行分类。
1. 制备方法分类：
烧结陶瓷：通过烧结过程制备的陶瓷材料，常见的有氧化铝陶瓷、碳化硅陶瓷等。
沉积陶瓷：通过沉积技术，在基底上沉积形成孔隙结构的陶瓷材料，如溅射沉积、化学气相沉积等。
2. 孔隙结构分类：
开放孔隙结构：具有连通的大孔隙，适合液体渗透和气体传导，常见的有泡沫陶瓷。
封闭孔隙结构：孔隙之间没有明显连通，主要用于隔热、隔音等特殊应用，常见的有陶瓷纤维板材。
3. 应用领域分类：
过滤器材料：用于固液分离、气固分离等领域，如陶瓷膜、陶瓷过滤器。
催化剂载体：用于催化反应的固体载体，提供大的表面积和多孔结构，常见的有沸石陶瓷、氧化铝陶瓷等。
生物医用材料：用于人工骨骼、牙科修复等领域，如生物陶瓷、骨增生陶瓷等。
需要注意的是，具体的多孔陶瓷材料还可以进一步根据其化学成分和物理性质进行分类，上述分类仅为一般性的介绍。
多孔陶瓷的原材料
多孔陶瓷的原材料 多孔陶瓷是一种具有开放或封闭孔隙结构的陶瓷材料。它具有高温稳定性、优异的化学稳定性和良好的吸附性能，广泛应用于过滤、分离、催化、吸附等领域。多孔陶瓷的原材料主要包括陶瓷粉体、添加剂和模板剂。 一、陶瓷粉体 陶瓷粉体是多孔陶瓷的主要原材料，通常由无机氧化物组成，如氧化铝、氧化硅、氧化锆等。这些陶瓷粉体具有高熔点、高硬度和化学稳定性，能够在高温下保持稳定的结构和性能。根据所需的应用要求，可以选择不同种类和粒径的陶瓷粉体。 二、添加剂 添加剂是为了改善多孔陶瓷的性能而加入的材料。常见的添加剂有结合剂、增强剂和抗氧化剂等。结合剂可以提高陶瓷粉体之间的结合强度，增强陶瓷的力学性能。增强剂可以增加陶瓷的抗压强度和耐磨性。抗氧化剂可以提高陶瓷的高温稳定性，延长其使用寿命。 三、模板剂 模板剂是用于形成多孔结构的模板，它可以通过一定的方法在陶瓷材料中形成孔隙。常见的模板剂有有机物、无机盐和聚合物等。有机物可以在高温条件下分解，形成气体释放，从而形成孔隙。无机盐在高温条件下可以溶解，留下孔隙。聚合物可以在高温下烧结形
成孔隙。 四、制备工艺 多孔陶瓷的制备主要包括混合、成型和烧结等过程。首先，将陶瓷粉体与添加剂和模板剂混合均匀。然后，将混合物成型为所需的形状，可以通过压制、注塑或3D打印等方法实现。最后，将成型体进行高温烧结，使其形成致密的结构和孔隙。 五、应用领域 多孔陶瓷具有广泛的应用领域。在过滤领域，多孔陶瓷可以用于固液分离、气固分离和微滤等，例如水处理、空气净化和化学品分离。在催化领域，多孔陶瓷可以作为载体用于催化剂的固定和分散，提高催化反应的效率和选择性。在吸附领域，多孔陶瓷可以用于气体吸附、液体吸附和离子交换等，例如气体储存、废水处理和离子选择性吸附。 六、发展趋势 随着科学技术的不断发展，多孔陶瓷的原材料和制备工艺也在不断创新。近年来，有机-无机杂化材料和纳米孔道材料等新型多孔陶瓷材料得到了广泛关注。此外，利用生物模板和自组装方法制备多孔陶瓷的研究也取得了重要进展。这些新材料和新工艺将进一步拓展多孔陶瓷的应用领域，并提高其性能和效率。 多孔陶瓷的原材料主要包括陶瓷粉体、添加剂和模板剂。通过合理
多孔陶瓷
多孔陶瓷材料 一．概述 多孔陶瓷是一类经高温烧结,内部具有大量彼此连通孔或闭孔的新型陶瓷材料。随着制备方法的逐渐成熟和控制孔隙方法的不断改进,多孔陶瓷独特的性质越来越受到人们的重视,并已经在不同领域得到应用:冶金方面作为过滤器可除去液态金属中的杂质;石化应用方面,因其优良的化学稳定性可作为催化剂载体;汽车行业用来吸收发动机排放的有害气体;医学领域,可作为骨移植材料等。多孔陶瓷还可以作为吸音材料、隔热材料、敏感元件等。对于多孔陶瓷的研究,国内外学者已经进行了大量的工作,包括多孔陶瓷材料的概念研究、制备、基本性能与表征、应用领域等各个方面。 二．制备原理 多孔陶瓷是一种新型陶瓷材料，也称之为气孔功能陶瓷，它是一种利用物理表面的新型材料。多孔材料具有如下特点：巨大的气孔率，气孔表面积；可调节的气孔形状，孔径及其分布；气孔在三维空间的分布，连接可调；具有一般陶瓷基体性能的同时，具有与其巨大的比表面积相匹配的优良热，电，磁，光，化学等功能。目前新兴多孔陶瓷，如多孔陶瓷载体，多孔吸声材料，多孔过滤渗透材料，多孔陶瓷敏感元件，生物医学多孔材料，多孔性光学材料，蓄热储能多孔性陶瓷材料，蜂窝式红外多孔陶瓷板等，不断涌现，使其应用范围更为广泛。 1.多孔材料的种类 多孔陶瓷的种类很多，按所用的骨料可分为刚玉质材料，碳化硅质材料，铝酸硅盐材料，石英质材料，玻璃质材料及其他。按孔径分为粗孔制品（0.1mm 以上），介孔材料（50nm~20um），微孔材料(50nm以下)。 2.多孔陶瓷的制备 陶瓷中的孔包括封闭气孔（与外部不相连通的气孔）和开口气孔（与外部相连通的气孔）。多孔陶瓷中孔的形成方法包括添加成孔剂工艺，有机泡沫浸渍工艺，发泡工艺，溶胶—凝胶工艺，利用纤维制得多孔结构，腐蚀法产生微孔，中孔，利用分子键构成气孔等，以上不同方法的组合还能赋予多孔陶瓷材料其他性能，尤其是骨架性能。 3.多孔陶瓷的配方设计 （1）骨料：为多孔陶瓷的重要原料，在整个配方中占70%~80%的比重，在胚体中起到骨架的作用，一般选择强度高，弹性模量大的材料。 （2）粘合剂：一般选用瓷釉，粘土，水玻璃，高岭土，磷酸铝，石蜡，PVC，ＣＭＣ等，其重要作用是使骨架粘合在一起，以便于成形。 （3）成孔剂：加入可燃尽的物质，如木屑，稻壳，煤粒，塑料粉等，在燃烧过程中因发生化学反应或燃烧而除去，从而在胚体中留下气孔。 ４.多孔陶瓷的成形方法 主要包括磨压，挤压，轧制，等静压，注射，粉浆浇注等。 ５.烧制 使用不同的制备方法和制备工艺，就会有不同的烧成制度，具体根据材料的性能而定。 二．多孔陶瓷材料的制备设备及原料 整个制备过程采用添加成孔剂，采用模压的方法制备毛胚，然后再进行烧结的方法。
多孔陶瓷
多孔陶瓷制备工艺 1. 多孔陶瓷概述 多孔陶瓷又被称为微孔陶瓷、泡沫陶瓷，是一种新型陶瓷材料，是由骨料、粘结剂和增孔剂等组分经过高温烧成的，具有三维立体网络骨架结构的陶瓷体。 多孔陶瓷是近30年来受到广泛关注的一种新型陶瓷材料，因其基体孔隙结构可实现多种功能特性，所以又称为气孔功能材料。多孔陶瓷不仅具有良好的化学稳定性及热稳定性．而且还具有优异的透过性、高比表面积、极低的电导率及热导率等性能。可用作过滤材料、催化剂载体、保温隔热材料、生物功能材料等，目前已经广泛应用于化工、能源、冶金、生物医药、环境保护、航空航天等诸多领域。多孔陶瓷一般可按孔径大小分为3类：微孔陶瓷(孔径小于2nm)、介孔陶瓷(孔径为2～50nm)及宏孔陶瓷(孔径大于50nm)。若按孔形结构及制备方法，其又可分为蜂窝陶瓷和泡沫陶瓷两类，后者有闭孔型、开孔型及半开孔型3种基本类型。根据陶瓷基体材料种类，将其分为氧化铝基、氧化锆基、碳化硅基及二氧化硅基等。需要指出的是，多孔陶瓷种类繁多，可以基于不同角度进行分类。 2. 多孔陶瓷的制备方法 多孔陶瓷是由美国于1978年首先研制成功的。他们利用氧化铝、高岭土等陶瓷材料制成多孔陶瓷用于铝合金铸造中的过滤，可以显著提高铸件质量，降低废品率，并在1980年4月美国铸造年会上发表了他们的研究成果。此后，英、俄、德、日等国竞相开展了对多孔陶瓷的研究，已研制出多种材质、适合不同用途的多孔陶瓷，技术装备和生产工艺日益先进，产品已系列化和标准化，形成为一个新兴产业。我国从20世纪80年代初开始研制多孔陶瓷。多孔陶瓷首要特征是其多孔特性，制备的关键和难点是形成多孔结构。根据使用目的和对材料性能的要求不同，近年逐渐开发出许多不同的制备技术。其中应用比较成功，研究比较活跃的有：添加造孔剂工艺，颗粒堆积成型工艺，发泡工艺，有机泡沫浸渍工艺等传统制备工艺及孔梯度制备方法、离子交换法等新制备工艺。 2.1 多孔陶瓷的传统制备工艺 2.1.1 添加造孔剂工艺 该工艺通过在陶瓷配料中添加造孔剂，利用造孔剂在坯体中占据一定的空间，然后经过烧结，造孔剂离开基体而成气孔来制备多孔陶瓷。虽然在普通的陶瓷工艺中，采用调整烧结温度和时间的方法，可以控制烧结制品的气孔率和强度，但对于多孔陶瓷烧结温度太高会使部分气孔封闭或消失，烧结温度太低，则制品的强度低，无法兼顾气孔率和强度，而采用添加造孔剂的方法则可以避免这种缺点，使烧结制品既具有高的气孔率，又具有很好的强度。 添加造孔剂工艺制备多孔陶瓷的关键在于造孔剂种类和用量的选择，其次是
浅谈多孔陶瓷
浅谈多孔陶瓷 08 化本黄振蕾080900029 摘要：随着控制材料的细孔结构水平的不断提高以及各种新材质高性能多孔陶瓷材料的不断出现，多孔陶瓷的应用领域与应用范围也在不断扩大，目前其应用已遍及环保、节能、化工、石油、冶炼、食品、制药、生物医学等多个科学领域，引起了全球材料学 关键词：多孔陶瓷制备应用发展 0. 引言 多孔陶瓷是一种经高温烧成、内部具有大量彼此相通, 并与材料表面也相贯通的孔道结构的陶瓷材料。多孔陶瓷的种类很多, 可以分为三类: 粒状陶瓷烧结体、泡沫陶瓷和蜂窝陶瓷[ 1]。多孔陶瓷由于均匀分布的微孔和孔洞、孔隙率较高、体积密度小, 还具有发达的 比表面, 陶瓷材料特有的耐高温、耐腐蚀、高的化学和尺寸稳定性, 使多孔材料可以在气体液体过滤、净化分离、化工催化载体、吸声减震、保温材料、生物殖入材料, 特种墙体材料 和传感器材料等方面得到广泛的应用[ 2]。因此, 多孔陶瓷材料及其制备技术受到广泛关注。 1 多孔陶瓷材料的制备方法 1. 1 挤压成型法 挤压是一种塑性变形工艺, 可分为热挤压和冷挤压。一般是在压力机上完成, 使工件产生塑性变形, 达到所需形状的一种工艺方法。其过程是将制备好的泥条通过一种预先设计好的具有蜂窝网格结构的模具挤出成形, 经过烧结后就可以得到典型的多孔陶瓷。目前, 我国已研制出并生产使用蜂窝陶瓷挤出成型模具达到了400孔/ 2. 54 cm X 2. 54 cm 的规格。 美国与日本已研制出了600孔/ 2. 54 cm X 2. 54 cm、900孔/ 2.54 cm X 2. 54 cm 的高孔密度、超薄壁型蜂窝陶瓷。我国亦开始了600 孔/ 2. 54 cm X2. 54 cm 挤出成型模具的研究, 并取得了初步成功[ 3]。例如, 现在用于汽车尾气净化的蜂窝状陶瓷, 它是将制备好的泥条通过一种预先设计好的具有蜂窝网格结构的模具挤出成型, 经过烧结后得到典型 的多孔陶瓷。其工艺流程为：原料合成+水+有机添加剂T混合练混T挤出成型T干燥T 烧成T制品。这种工艺的优点在于，可根据实际需要对孔形状和大小进行精确设计；缺点 是不能成型复杂孔道结构和孔尺寸较小的材料, 同时对挤出物料的塑性有较高要求[ 4]。 1. 2 颗粒堆积成孔工艺法颗粒堆积工艺是在骨料中加入相同组分的微细颗粒，利用微细颗粒易于烧结的特点，在高温下液化，从而使骨料连接起来。骨料粒径越大，形成的多孔陶瓷平均孔径就越大，并呈线性关系。骨料颗粒尺寸越均匀，产生的气孔分布也越均匀，孔径分布也越小。另外，添加剂的含量和种类，以及烧成温度对微孔体的分布和孔径大小也有直接关系。如 Yang 等[ 5] 用Yb2O3作为助剂制备了多孔氮化硅陶瓷，通过加入Yb2O3后，使氮化硅微孔陶瓷孔的分布更加均匀，经烧结后使孔隙率达到很好的要求。另外，孔隙率可通过调整颗粒级配对孔结构进行控制，制品的孔隙率一般为20%~ 30% 。若在原料中加入碳粉、木屑、淀粉、塑料等成孔剂，高温下使其挥发可将整体孔隙率提高至75% 左右[ 6]。主要优点在于工艺简单，制备强度高；不足之处在于气孔率低。
多孔陶瓷研究进展
多孔陶瓷研究进展 摘要]多孔陶瓷做为一种无机非金属材料, 因其优良的特性, 而被广泛应用于众多 领域。本文综述了多孔陶瓷的概念和特性，介绍了多孔陶瓷形成的机理和多孔陶 瓷的应用和发展趋势，以供大家参考。 [关键词]多孔陶瓷的概述形成机理应用进展 一、多孔陶瓷的概述 多孔陶瓷是利用孔洞结构具有功能的无机非金属材料，且以气相为主，含有 较多孔洞的功能陶瓷叫多孔陶瓷，几乎目前研制及生产的所有陶瓷均可以通过适 当的工艺制成多孔体。 2、多孔陶瓷的分类： 根据成孔方法和孔隙结构，多孔陶瓷可分为三类：①粒状陶瓷；②泡沫陶瓷；③蜂窝陶瓷。 3、多孔陶瓷有何特性？ a. 贯穿型孔洞有优良的渗透性能。高闭孔型孔洞质轻、低热导率，表面积有 良好的吸附能力、散热作用和良好化学稳定性，热稳定性强，耐高温、磨损，机 械强度高。 b. 开气孔型孔洞有良好的吸声性能，与气体和液体接触面积大。极低的电导率，耐腐蚀。 c. 根据孔径大小，陶瓷可分为1000 um 到几十微米的粗孔制品、0.2 ~ 20 um 的微孔制品和0.2 um 到几纳米的超微孔制品. 二、多孔陶瓷的形成机理： 1、利用骨料颗粒的堆积，粘结形成多孔陶瓷。多孔陶瓷形成过程中，传质过程是不连续的，骨料颗粒间的连接主要有以下两种方式： ①依靠添加与其组分相同的微细颗粒，利用其易于烧结的特点，在一定的温 度下，将大颗粒连接起来。 ②使用一些添加剂，它们在高温下或能生成膨胀系数和化学组分与骨料相匹 配的又能与骨料相浸润的液相，或是能与骨料间发生固相反应将骨料颗粒连接， 每颗骨料仅在几点上与其他颗粒发生连接，形成大量的三维贯通孔道。骨料颗粒 堆积、粘结而形成的多孔陶瓷。 2、利用科燃的多孔载体吸附陶瓷料浆，而后在高温下燃尽载体材料而形成孔隙结构。如采用聚氨酯泡沫塑料作为孔载体，可以制成孔结构域元泡沫塑料相同 的泡沫陶瓷。根据需要，可选用不同孔结构的载体，载体应有足够的弹性和强度，可以支撑所吸附的湿物料而不致于使孔闭合。料浆干燥后，生坯在较低温度下进 行排塑，这时，升温速度应缓慢，以防泡沫塑料过快燃尽而使孔坍塌。待泡沫塑 料燃烧挥发后，再以较快速度升温，高温下陶瓷无料烧结，但仍保持了原有箍架 而生成所需的泡沫陶瓷。这样制备的泡沫陶瓷，气孔率可达80%-90%。 3、利用某些外加剂在高温下燃尽或挥发而在陶瓷体中留下空隙。通常有颗粒堆积而成的多孔率实际范围为25%-35%，因此，现在需要提高气孔率的情况下， 往往在配料中加入碳粉、炭黑等，这些物质在高温下燃烧挥发而留下空隙。利用 该法可制出气孔率高于60%的多孔陶瓷。另外，添加可燃尽物质的数量和尺寸， 将对材料的气孔率、最大孔径会生产影响，并降低材料的强度。 4、利用材料的热分解、相变、离析而形小空隙。 三、多孔陶瓷的应用
多孔陶瓷的原材料
多孔陶瓷的原材料 多孔陶瓷是一种具有独特性质和广泛应用的材料，它的制备过程涉及多种原材料。下面将介绍一些常用的多孔陶瓷原材料以及它们的特点和用途。 1. 粘土类原材料 粘土是制备多孔陶瓷的主要原材料之一。它具有良好的塑性和可塑性，可以通过造型、压制、挤压等方式成型。常见的粘土有陶瓷粘土、腐殖土等。粘土在高温下可以发生烧结，形成致密的陶瓷结构，同时也可以通过控制烧结温度和时间来实现多孔结构的形成。 2. 氧化铝类原材料 氧化铝是一种重要的多孔陶瓷原材料，具有优异的耐高温性能和化学稳定性。它可以通过高温烧结制备成具有高度孔隙率和均匀孔径分布的多孔陶瓷材料。氧化铝多孔陶瓷广泛应用于过滤、吸附、电池隔膜等领域。 3. 硅酸盐类原材料 硅酸盐是一类主要由硅酸根离子和金属阳离子组成的化合物，包括石英、长石、云母等。硅酸盐具有良好的耐热性和耐腐蚀性，是制备多孔陶瓷的重要原材料之一。硅酸盐多孔陶瓷具有较高的孔隙率和较大的比表面积，广泛应用于过滤、吸附、催化等领域。 4. 碳材料
碳材料是一种常用的多孔陶瓷原材料，包括活性炭、炭纤维等。碳材料具有良好的吸附性能和导电性能，可以通过炭化、烧结等方式制备成多孔陶瓷。碳材料多孔陶瓷广泛应用于电池、催化剂载体等领域。 5. 金属类原材料 金属类原材料如铝、镁等也可以用于制备多孔陶瓷。这种多孔陶瓷通常具有较高的强度和良好的导热性能，广泛应用于过滤、隔热等领域。 以上是一些常见的多孔陶瓷原材料，它们各具特点，在多孔陶瓷的制备过程中发挥着不可替代的作用。通过合理选择和组合这些原材料，可以制备出具有不同孔隙度、孔径分布和力学性能的多孔陶瓷，满足不同领域的需求。同时，随着科技的进步和材料工程的发展，新型多孔陶瓷原材料的不断涌现也为多孔陶瓷的应用拓宽了新的领域。
多孔陶瓷材料
多孔陶瓷材料 多孔陶瓷材料是一种特殊的陶瓷材料，具有许多细小的孔隙结构。它可以分为两类：一种是由砂、水等原料经过高温烧结而成的多孔陶瓷材料，另一种是通过混合特定原料制备而成的多孔陶瓷材料。 多孔陶瓷材料具有许多独特的特性。首先，它具有良好的吸附性能。由于其孔隙结构，多孔陶瓷材料能够吸附和储存大量的气体或液体，因此被广泛应用于各种吸附和过滤领域。其次，多孔陶瓷材料具有较低的密度和较好的绝缘性能，使得它们在轻质结构和绝缘材料方面具有广泛的应用前景。此外，多孔陶瓷材料还具有优良的耐磨性、耐高温性和化学稳定性。 多孔陶瓷材料有许多应用领域。它们常用于各种过滤和净化设备中，例如水处理、废气处理和化学品过滤等。此外，多孔陶瓷材料还广泛应用于电子器件、催化剂载体和生物医学领域。例如，在电子器件中，多孔陶瓷材料可以作为微电子组件的基底和隔离层，提供良好的绝缘性能和稳定性。在医学领域，多孔陶瓷材料可以制备成人工骨骼和修复材料，其孔隙结构有助于细胞的生长和组织的再生。 多孔陶瓷材料的制备方法多种多样。其中一种方法是烧结法，即将砂、水等原料烧结成坯体，然后通过控制烧结温度和时间来控制孔隙结构和孔隙率。另一种方法是采用多孔隙形成剂，例如颗粒泡沫剂或流动剂，将其与特定原料混合，并通过成型、干燥和烧结等工艺制备而成。
然而，多孔陶瓷材料也存在一些挑战和限制。首先，制备多孔陶瓷材料需要高温烧结，这会增加能源消耗和制造成本。其次，由于其孔隙结构和较大的表面积，多孔陶瓷材料往往具有较低的力学强度和脆性，其应用范围受到一定的限制。此外，多孔陶瓷材料的孔隙结构和孔隙率难以精确控制，这可能限制其在一些特定领域的应用。 总的来说，多孔陶瓷材料是一种具有广泛应用前景的特殊陶瓷材料。它们具有良好的吸附性能、低密度、绝缘性能和耐磨性等特点，经过适当的制备方法，可以广泛应用于过滤、净化、电子器件和生物医学等领域。然而，多孔陶瓷材料的制备和性能控制仍然面临一些挑战和限制，需要进一步的研究和发展。
多孔陶瓷材料的研究现状及应用
多孔陶瓷材料的研究现状及应用 摘要：简单的论述了多孔陶瓷的特性、空隙生成以及制备方法与工艺等。对多孔陶瓷的应用进行举例说明，展望多孔陶瓷的未来发展。 关键词：特性孔隙形成性能制备 1．简介 多孔陶瓷具有低密度、高渗透率、抗腐蚀、良好的隔热性能、耐高温和使用寿命长等优点，是一种新型功能材料。 多孔陶瓷又称为气孔功能陶瓷，是指具有一定尺寸和数量的孔隙结构的新型陶瓷材料。在材料成形与高温烧结过程中，内部形成大量彼此相通或闭合的气孔。多孔陶瓷具有均匀分布的微孔或孔洞，孔隙率较高、体积密度小、比表面较大和独特的物理表面特性，对液体和气体介质有选择的透过性、能量吸收或阻尼特性，作为陶瓷材料特有的耐高温、耐腐蚀、高的化学稳定性和尺寸稳定性。因此多孔陶瓷这一绿色材料可以在气体液体过滤、净化分离、化工催化载体、吸声减震、高级保温材料、生物植入材料、特种墙体材料和传感器材料等多方面得到广泛的应用[1]。孔隙率作为多孔陶瓷材料的主要技术指标，其对材料性能有较大的影响。一般来讲，高孔隙率的多孔陶瓷材料具有更好的隔热性能和过滤性能，因而其应用更加广泛。 2．多孔陶瓷的特性以及孔隙形成 由于孔隙是影响多孔陶瓷性能及其应用的主要因素，因此在目前多孔陶瓷制备方法比较成熟的基础上，更加注重通过特殊方法控制孔隙的大小、形态，以提高材料性能。并相应地建立孔形成、长大模型，对孔隙形成的机理进行理论分析。 2.1结构特征与性能 2.1.1孔结构特征 多孔陶瓷最大的结构特征就是多孔性。因制造工艺不同多孔陶瓷的孔结构主要有三种类型。即直通气孔，这类气孔直线贯通，相互之间没有连通或连通较少，如蜂窝陶瓷等用模具挤制形成的气孔；闭气孔，这类气孔互不相通，相互孤立，如发泡法形成而没有破裂贯通的气孔，过分焙烧，产生液相过多，将气孔封闭也形成闭气孔；开气孔，颗粒烧结法、添加造孔剂法、有机泡沫浸渍法及溶胶-凝
多孔材料(综述)
多孔陶瓷材料的制备及其应用 丁正平
摘要:多孔材料由于其孔结构所具有的性能，在工业和社会生产中作用显著，本文第一章简述了多孔材料的分类、与传统材料的差别、制备的一般方法、评价体系以及应用。多孔材料主要分为两大类多孔陶瓷和多孔金属材料。多孔陶瓷由于既具有陶瓷的一般性质又具有独特的多孔结构，因而既具有一般陶瓷的性质，比如：耐热性能、稳定的化学性能、一定的强度；同时具有孔结构的渗透性能、吸声性能等等，因而在很多方面具有应用。本文综述了多孔陶瓷的几种制备方法、性能表征、以及几个方面的应用。 关键词：多孔陶瓷制备应用
目录 1.多孔材料 (1) 1.1多孔材料的概念 (1) 1.2多孔材料的分类 (1) 1.3多孔材料的性能特点 (2) 1.4一般多孔材料的制备方法 (3) 1.5成品的评价系统 (3) 1.6多孔材料的应用 (3) 2.多孔陶瓷 (4) 2.1概述 (4) 2.2性能特点 (4) 2.3多孔陶瓷制备方法 (4) 2.4性能及表征 (10) 2.5 多孔陶瓷的应用 (14) 2.6 前景与展望 (16) 参考文献 (18)
1多孔材料 1.1 多孔材料的概念 多孔材料是一种由相互贯通或封闭的孔洞构成网络结构的材料，孔洞的边界或表面由支柱或平板构成。这些支柱或者平板通常被称为固定相，起到支撑整个材料的作用，材料的力学性能主要取决于固定相的性能，孔洞中填充的物质称之为流动相，根据填充物物理状态的不同，又可以细分为气相和液相，气相的较为常见，整个多孔材料就是由固定向和流动相组成。典型的孔结构有：一种是由大量多边形孔在平面上聚集形成的二维结构；由于其形状类似于蜂房的六边形结构而被称为“蜂窝”材料；更为普遍的是由大量多面体形状的孔洞在空间聚集形成的三维结构, 通常称之为“泡沫”材料。根据功能材料的要求，多孔材料的具备以下两个要素:一是材料中必须包含大量的空隙；二是材料必须被用来满足某种或者某些设计要求已达到所期待的某种性能指标，多孔材料中的空隙相识设计者和使用者所希望得到的功能相，为材料的性能提供优化作用[1]。 多孔材料在自然界中很常见，而且具有一些优良的力学性能，被人们广泛利用。最为常见的就是木材，木材中间有很多细小的空洞，在多年前的古埃及金字塔中就已经使用了这些基本的多孔材料，古罗马时代还被用于酒瓶的瓶塞。而人类的骨骼，也可以称得上是多孔材料，具有低密度和高的机械强度的特点。传统的多孔材料，孔隙直径相对而言很大，达到了毫米级别，而现代制备的多孔材料，不仅包含了大孔径的，还有孔径达到了几十纳米的，获得了在性能上与传统材料有差别的新型多孔材料。现代的多孔材料中，其中最简单的是由大量相似的棱形孔洞组成的蜂窝状材料，可用作轻质构件。更常见的是高分子泡沫材料，其用途广泛，可用于减少器件碰撞的减缓泡沫。 1.2 多孔材料的分类
多孔陶瓷分类
多孔陶瓷分类 一、简介 多孔陶瓷是一种具有开放孔隙结构的陶瓷材料，它的孔隙率通常在20%到70%之间。多孔陶瓷因其独特的结构和性能，在各个领域得到广泛应用。根据其特性和用途的不同，多孔陶瓷可以分为多个不同的分类。 二、按用途分类 1. 过滤陶瓷 过滤陶瓷是多孔陶瓷的一种，其主要功能是过滤和分离固体颗粒、悬浮物或液体中的杂质。过滤陶瓷具有高孔隙率和均匀的孔径分布，能够有效去除微小颗粒和胶体物质，广泛应用于水处理、环境保护和化工等领域。 2. 吸附陶瓷 吸附陶瓷是一种具有较大表面积和丰富孔隙的多孔陶瓷材料。它可以通过吸附和解吸的过程来吸附、分离和回收气体或液体中的有害物质。吸附陶瓷广泛应用于空气净化、有机废气处理和催化剂载体等领域。 3. 保温陶瓷 保温陶瓷是一种具有低热导率和良好绝缘性能的多孔陶瓷材料。它能够有效隔热和保温，广泛应用于建筑、冶金和电子等领域，用于
保护设备和提高能源利用效率。 4. 生物陶瓷 生物陶瓷是一种具有良好生物相容性和生物活性的多孔陶瓷材料。它可以用于修复骨组织和组织工程，广泛应用于医疗和生物科技领域。 三、按制备方法分类 1. 泡沫陶瓷 泡沫陶瓷是一种通过泡沫模板法制备的多孔陶瓷材料。其制备过程包括泡沫模板的制备、浆料的渗透和烧结等步骤。泡沫陶瓷具有均匀的孔隙结构和较低的密度，广泛应用于隔热、过滤和吸附等领域。 2. 泡状陶瓷 泡状陶瓷是一种通过发泡剂制备的多孔陶瓷材料。其制备过程包括发泡剂的添加、混合和烧结等步骤。泡状陶瓷具有较大的孔隙率和均匀的孔径分布，广泛应用于过滤、吸附和催化等领域。 3. 模板法陶瓷 模板法陶瓷是一种通过模板法制备的多孔陶瓷材料。其制备过程包括模板的制备、浆料的注入和烧结等步骤。模板法陶瓷具有可控的孔隙结构和孔径分布，广泛应用于分离、过滤和吸附等领域。 四、按材料分类
多孔陶瓷分类
多孔陶瓷分类 多孔陶瓷是一种具有特殊微孔结构的陶瓷材料，具有很高的比表面积和吸附能力。根据其制备方法和应用领域的不同，多孔陶瓷可以分为多种不同的类型。本文将对多孔陶瓷的分类进行详细介绍，包括泡沫陶瓷、陶瓷膜、陶瓷过滤器和陶瓷颗粒等。 一、泡沫陶瓷 泡沫陶瓷是一种由陶瓷颗粒和粘结剂组成的多孔结构材料。它的制备方法是在陶瓷颗粒表面涂覆一层粘结剂，然后将涂覆了粘结剂的陶瓷颗粒按照一定的比例混合，再进行成型和烧结。泡沫陶瓷的孔隙率高达80%以上，具有很高的吸附能力和抗压强度，广泛应用于过滤、吸附、隔热和催化等领域。 二、陶瓷膜 陶瓷膜是一种由纳米颗粒组成的薄膜材料。它的制备方法主要有溶胶-凝胶法、热处理法和蒸发法等。陶瓷膜具有高的渗透选择性和化学稳定性，可以用于分离、过滤和催化等领域。在水处理领域，陶瓷膜被广泛应用于海水淡化、污水处理和饮用水净化等方面。 三、陶瓷过滤器 陶瓷过滤器是一种用于分离固体和液体的过滤材料。它的制备方法主要有压滤法、浸渍法和膜法等。陶瓷过滤器具有较小的孔径和较高的孔隙率，可以有效地过滤微小颗粒和悬浮物。在工业生产过程
中，陶瓷过滤器被广泛应用于固液分离、废水处理和粉尘收集等方面。 四、陶瓷颗粒 陶瓷颗粒是一种具有多孔结构的微粒材料。它的制备方法主要有乳液凝胶法、溶胶-凝胶法和碳热还原法等。陶瓷颗粒具有较大的比表面积和较高的孔隙度，可以用于吸附、催化和载体等领域。在环境保护和能源领域，陶瓷颗粒被广泛应用于废气处理、催化剂和锂离子电池等方面。 多孔陶瓷根据其制备方法和应用领域的不同，可以分为泡沫陶瓷、陶瓷膜、陶瓷过滤器和陶瓷颗粒等多种类型。每种类型的多孔陶瓷都具有特定的结构和性能，适用于不同的领域和应用。随着科技的进步和应用需求的不断增加，多孔陶瓷的分类和应用将会进一步扩展和深化。
多孔陶瓷金相显微组织
多孔陶瓷金相显微组织 多孔陶瓷是一种具有特殊孔隙结构的陶瓷材料，其金相显微组织对其性能和应用具有重要影响。本文将介绍多孔陶瓷金相显微组织的相关知识。 多孔陶瓷的金相显微组织主要包括孔隙结构和晶体结构两个方面。孔隙结构是指多孔陶瓷内部的孔隙分布和孔隙形态，而晶体结构则是指多孔陶瓷晶体的排列和晶界结构。 我们来看孔隙结构。多孔陶瓷的孔隙可以分为开放孔和闭合孔两种。开放孔是指与外界相通的孔隙，闭合孔则是指与外界不相通的孔隙。开放孔可以增加多孔陶瓷的渗透性和导热性，而闭合孔则可以提高多孔陶瓷的强度和耐磨性。此外，多孔陶瓷的孔隙形态也有很大的影响。孔隙形态可以分为球形孔、柱状孔和板状孔等。球形孔可以增加多孔陶瓷的强度和韧性，而柱状孔和板状孔则可以提高多孔陶瓷的方向性和导向性。 我们来看晶体结构。多孔陶瓷的晶体结构主要由晶粒和晶界组成。晶粒是多孔陶瓷中的晶体颗粒，其大小和形态对多孔陶瓷的性能有重要影响。晶界是晶粒之间的界面，其结构和特性对多孔陶瓷的界面反应、力学性能和导电性能等起着重要作用。此外，多孔陶瓷中的晶体结构还包括晶体的取向和晶体的缺陷等。晶体的取向决定了多孔陶瓷的各向异性和导向性，而晶体的缺陷则直接影响多孔陶瓷
的物理、化学和力学性能。 多孔陶瓷的金相显微组织对其性能和应用具有重要影响。比如，多孔陶瓷的孔隙结构决定了其渗透性、导热性和过滤性等性能，而晶体结构则决定了其强度、韧性和导向性等性能。因此，通过对多孔陶瓷金相显微组织的研究，可以优化多孔陶瓷的结构和性能，提高其应用的范围和效果。 总结起来，多孔陶瓷金相显微组织是多孔陶瓷内部的孔隙结构和晶体结构。孔隙结构包括孔隙分布、孔隙形态和孔隙类型等，而晶体结构则包括晶粒、晶界、晶体取向和晶体缺陷等。多孔陶瓷的金相显微组织对其性能和应用具有重要影响，通过对其金相显微组织的研究可以优化多孔陶瓷的结构和性能，提高其应用的范围和效果。
多孔陶瓷材料
多孔陶瓷材料的应用及发展方向 徐晓蕾 （材料学院焊接专业，0840604203） 摘要：介绍新型材料多孔陶瓷的特性和在诸多领域的应用，以及未来多孔陶瓷的发展方向。 关键词：多孔陶瓷；应用；发展方向 引言 在全球经济发展的浪潮中，环境与资源是人类遇到的两大难题，人们对节省资源、保护环境的要求越来越高。多孔陶瓷正是适应了这种形势发展需求的新材料，它能够提高效率、节约能源，尤其在环境保护方面发挥着越来越大的作用。多孔陶瓷在各行各业的应用已经越来越普遍地体现出了这两大方面的意义。可以预计，多孔陶瓷将成为非常有活力、有发展前途的新的经济增长点。 多孔陶瓷是一种经高温烧成、内部具有大量彼此相通并与材料表面也相贯通的孔道结构的陶瓷材料。多孔陶瓷的种类很多，目前研制及生产的所有陶瓷材料几乎均可以通过适当的工艺制成多孔体。 多孔陶瓷材料一般具有以下特性：化学稳定性好，通过材质的选择和工艺的控制，可制成使用于各种腐蚀环境的多孔陶瓷；具有良好的机械强度和刚度，在气压、液压或其他应力载荷下，多孔陶瓷的孔道形状和尺寸不会发生变化；耐热性好，用耐高温陶瓷制成的多孔陶瓷可过滤熔融钢水和高温气体；具有高度开口、内连的气孔；几何表面积与体积比高；孔道分布较均匀，气孔尺寸可控，在0.05~600µm范围内可以制出所选定孔道尺寸的多孔陶瓷制品。 多孔陶瓷的应用 1、金属铸造 多孔陶瓷在铸造业中的一个非常重要应用就是用作熔融金属过滤器。陶瓷过滤器净化金属液的机理除了机械和反应过滤外，更重要的是对金属液起“整流”作用，这种作用使得金属液渣包被破坏，同时延长渣上浮时间，从而达到净化金属液的作用。自从60年代中期多孔陶瓷过滤器首次用于处理铝合金以来，陶瓷材料的发展及浇铸操作技术的提高已使它们的应用扩大到包括熔模精密铸造、钢铸造工业及工业铸件等方面，即提高它们的机械性能，降低铸件废品率，提高铸件工艺出品率，延长金属切削加工刀具寿命等。多孔陶瓷过滤器在钢的连铸中的应用使钢水的洁净度和产量得到提高，不仅降低了非金属夹杂物含量，而且有效地减少了水口堵塞。近年来，工业发达国家所有的铸件几乎全部采用多孔陶瓷型内过滤浇铸工艺，并把此项工艺作为生产优质铸件的关键技术。 多孔陶瓷在铸造业中的另一个重要应用就是用于制备金属基—网状陶瓷复合材料，这种材料系用铸造方法在预制多孔陶瓷中浇入金属而成。由于这类材料比普通铸件具有较大
对多孔陶瓷材料分析
对多孔陶瓷材料分析 多孔陶瓷又称为多气孔功能陶瓷，是指具有一定尺寸和数量的孔隙结构的新型陶瓷材料。其应用广泛，在工业产业中发挥着巨大作用。本文首先对多孔陶瓷材料进行分析概述，其次详细探讨了多孔陶瓷材料的制备，以期对多孔陶瓷材料的研究有所帮助。 标签：多孔陶瓷材料；制备；工艺 1 对多孔陶瓷材料分析 多孔陶瓷，顾名思义是其内部由大量孔道交错连接，外表与里层结构一一对应的无机盐材料，多数是在高温高压下反应而成。根据孔道不同的形状将其分为三种：①蜂窝陶瓷②粒状陶瓷③泡沫陶瓷。基于陶瓷材料较多的孔道，且相互联通，导致其孔隙率较大，孔体积较大，较大的比表面积，再加上无机盐较高的稳定性，稳定的化学与物理特性，使多孔无机盐的应用特别广泛，常见的有催化剂载体、流体过滤装置、分离装置、吸附剂、人工制造器官等，尤其是耐火材料、传感器装置。所以，多孔材料是当今的明星材料，科学家将目光集中于此，笔者综合分析了近年来多孔陶瓷的研究情况。 2 多孔陶瓷材料的制备 2.1 挤压成型法 多孔陶瓷的制备方式主要是挤压成型法，顾名思义，是借助于压力机强大的压力，致使材料发生变形，压成理想中的样子，这种挤压方法可分为冷挤压、热挤压，其工艺过程很简单，先制备好有蜂窝结构的模型，然后使合成的无机盐泥条在压力的推动下穿过模型，在高温下烧结几个小时，就制备出了蜂窝陶瓷。举个实例，汽车上普遍安装的尾气净化装置，就是蜂窝状陶瓷，其制备流程就是合格的泥条在压力推动下穿过蜂窝状模型，再高温烧结，得到多孔结构。如今，我们国家烧结陶瓷的技术已非常先进，最高蜂窝孔隙可达每2.54cm×2.54cm面积有400个孔道，具体过程就是原料制备、制备模型、挤压过程、高温烧结、成品。其方法比较简单，孔径大小可以随意调节，形状可控，不过不好制备内部结构过于复杂的材料，对于泥条的韧性要求也很高。 2.2 颗粒堆积成孔工艺法 该方法的核心技术是在原材料中添加成分一致的细小粒子，借助于其特殊的化学性质，液化温度不高，且易烧结，从而产生多孔结构。孔道直径与颗粒直径一致，成正比。也就是说顆粒的大小就是产生孔道的大小，颗粒在原材料中分布的是否匀称，也反应出孔道是否匀称。此外，影响内部结构的因素还有烧结温度，助剂的性质和加入量，比如稀土氧化物氧化钇，其优良的化学性质使其成为合成氮化硅陶瓷最佳的添加剂，有利于更合理地分布孔道位置，且孔隙率也很高，也