堇青石泡沫陶瓷的制备及其表征(课程设计)
堇青石多孔陶瓷的研究进展
堇青石多孔陶瓷的研究进展作者：孙海军,李月丽,刘建来源：《佛山陶瓷》2021年第10期摘要：本文介绍了多孔陶瓷的制备工艺及发展历程，阐述了多孔陶瓷的材料组成和微观结构，分析了不同原料造孔剂、碱金属氧化物等对多孔陶瓷性能的影响规律，并对堇青石多孔陶瓷的未来发展做了展望。
关键词：堇青石;多孔陶瓷;多孔材料1 前言多孔陶瓷的材质主要有堇青石、莫来石、钛酸铝、碳化硅、氧化锆、氮化硅以及堇青石-莫来石、堇青石-钛酸铝等复合基质。
堇青石多孔陶瓷，是一种新型陶瓷材料[1]，具有气孔率高、热膨胀系数小、耐高温、热稳定性好等优点[2，3，4，5]，近些年在国内已经广泛在生活生产中应用，自1978年美国研制成功以来[6]，它已应用于化工、电力、冶金、石油、电子、催化剂载体、生物工程材料等行业[7，8，9]。
用于汽车尾气过滤载体的材质多为堇青石蜂窝陶瓷，国内对堇青石蜂窝陶瓷的载体制备从20世纪80年代就开始了，但技术还不太成熟，目前生产出的产品的应用还处于汽车配件的低端市场，并不能进入世界前列。
目前，我国正处在工业高速发展时期，长期资源掠夺式开发造成了巨大浪费，随着节能减排、绿色环保理念在国人心中地位不断提高，蜂窝陶瓷等新型材料的研究、开发和应用必将受到进一步的重视[10]。
本文基于国内外研究现状着重介绍了多孔陶瓷的制备工艺和方法，分析了不同原料造孔剂、碱金属氧化物等对多孔陶瓷性能的影响。
2 堇青石多孔陶瓷的制备原理和方法2.1堇青石多孔陶瓷的制备原理堇青石多孔陶瓷是一种通过控制气孔大小及分布而得到的多孔性结构材料，气孔率是影响其性能的重要因素之一。
因此在添加造孔剂增大气孔率工艺中进行造孔剂的种类和用量的选择，在颗粒堆积工艺中添加剂的含量和种类以及烧成温度的控制，在有机泡沫浸渍工艺中有机泡沫的尺寸和浆料厚度的选择等等都是提升堇青石陶瓷多孔性的有效途径，也是制备堇青石多孔陶瓷的基本办法。
宋士华，陈晓峰在文献中列出了一些多孔陶瓷的传统制备工艺和新的制备工艺[11]，李月丽，刘建，胡华等研究了成孔剂以及碱金属氧化物对堇青石蜂窝陶瓷孔结构和性能的影响[12]。
堇青石多孔陶瓷的制备和研究
堇青石多孔陶瓷的制备和研究作者：朱乐来源：《科学与财富》2014年第04期摘要：多孔陶瓷是一种新型的陶瓷材料，由于它具有透过性好、密度低、硬度高、比表面积大、热导率小及耐高温、耐腐蚀等优良特性，因此广泛地应用于冶金、化工、环保、能源、生物、食品、医药等领域，用作过滤、分离、扩散、布气、隔热、吸声、化工填料、生物陶瓷、化学传感器、催化剂和催化剂载体等元件材料[1]。
以MgO、Al2O3、SiO2粉体为原料，按化学计量关系配置堇青石试样，加入质量分数分别为5%、15%、25%、35%、45%的石墨或淀粉为造孔剂，在不同的温度下烧结试样，利用XRD、SEM等分析与测试方法，测定并研究了造孔剂掺入量及粒度对烧结试样抗折强度、显气孔率、吸水率、体积密度、晶体形成，显微结构的影响[2]。
关键词：堇青石；多孔陶瓷；性能1、堇青石陶瓷的概述堇青石（2MgO·2Al2O3·5SiO2）具有优良的热学性能，是现代陶瓷工业、冶金工业不可缺少的原材料。
堇青石的合成已经有近百年的历史，但仍是一项很困难的工作，这主要是因为它的生成条件比较苛刻，其生成温度与分解温度接近，即烧成温度范围窄；在较低温度下没有明显的堇青石生成，提高温度又会导致大量的玻璃相生成，降低制品的热稳定性。
作为耐火材料，要求其具有较高的堇青石含量、高的致密性及尽可能少的杂质[3]。
2、实验部分2.1 实验制备2.1.1实验方案配合比计算→粉磨、混匀→压片成型→烘干→烧结→性能测试和表征。
2.1.2实验原材料及其配比以分析纯Al2O3，分析纯MgO，分析纯SiO2为主要原料，造孔剂有两种，一种是石墨粉，另一种是可溶性淀粉。
按照堇青石（2MgO·2Al2O3·5SiO2）理论组成设计配方。
原料配比：Al2O3约占13.7%、MgO约占34.93%、SiO2约占51.4%。
造孔剂石墨粉（或可溶性淀粉）以5%、15%、25%、35%和45%含量加入。
堇青石莫来石复相结合氧化铝质泡沫陶瓷
堇青石莫来石复相结合氧化铝质泡沫陶瓷Ｃｏｒｄｉｅｒｉｔｅ－ｍｕｌｌｉｔｅ－Ａｌ２Ｏ３ Ｄｕｐｌｅｘ Ｃｅｒａｍｉｃ Ｆｏａｍ Ｆｉｌｔｅｒｓ 王自强丁书强王泽华黄佳原刘云中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司河南省特种 耐火材料重点实验室，河南洛阳４７１０３９ＷＡＮＧ Ｚｉ－ｑｉａｎｇＤＩＮＧ Ｓｈｕ－ｑｉａｎｇＷＡＮＧ Ｚｅ－ｈｕａ，ＨＵＡＮＧ Ｊｉａ－ｙｕａｎＬＩＵ Ｙｕｎ摘要：以堇青石、板状刚玉、α－Ａｌ２Ｏ３和高岭土为主要原料，制备出用于过滤铝液的高性能泡沫陶瓷。
考察了分散剂和固含量对堇青石氧化铝浆料黏度及性质的影响，以司马化工ＣＥ６４作为分散剂可以得到固含量为８２％（质量分数），流变性能较好的浆料。
经１３５０～１４００℃烧结后制品孔隙率为８０％～８５％，耐压强度达到１．５ ＭＰａ，热震性达５次以上。
泡沫陶瓷；气孔率；流变性；热震稳定性ＴＢ３５Ａ３１０３１ １＠＠［１］ Ｐ ＣＯＬＯＭＢＯ． Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ａｎｄ ｎｏｖｅｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ｃｅｌｌｕｌａｒ ｃｅｒａｍｉｃｓ［Ｊ］． Ｐｈｉｌ Ｔｒａｎｓ Ｒ Ｓｏｃ Ａ， ２００６， ３６４（１８３８） ： １０９ －１２４．＠＠［２］ Ｄ Ｊ ＧＲＥＥＮ， Ｐ ＣＯＬＯＭＢＯ． Ｃｅｌｌｕｌａｒ Ｃｅｒａｍｉｃｓ： Ｉｎｔｒｉｇｕｉｎｇ Ｓｔｒｕｃ ｔｕｒｅｓ， Ｎｏｖｅｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ， ａｎｄ Ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｊ］． ＭＲＳ ｂｕｌｌｅｔｉｎ／ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｓｏｃｉｅｔｙ， ２００３， ２８（４）： ２９６－３００．＠＠［３］朱新文，江东亮．有机海绵浸渍工艺——一种实用的多孔陶瓷制 备工艺［Ｊ］．硅酸盐通报，２００３，３：４５－５０．＠＠［４］朱新文，江东亮，谭寿洪．网眼多孔陶瓷浸渍成型工艺研究［Ｊ］． 无机材料学报，２００１， １６（６）： １１４５－１１５０．＠＠［５］柯东杰，黄双溪，陈群．铝熔体净化用的新型泡沫陶瓷过滤板 ［Ｊ］．轻合金加工技术，２００５，３３（６）： ８－１０．＠＠［６］孙静，高濂，郭景坤．湿法成型中稳定浆料的制备［Ｊ］．硅酸盐通 报，１９９９，３：２９－３３．国家重点基础研究项目（８６３）资助项目（２００９ＡＡ０３２５０３）２０１０－１０－２０２０１０－１１－２０作者简介：王自强（１９８３－），男，硕士，助理工程师，主要从事耐火材料方向的研究，联系地址：河南省洛阳市涧西区西苑路４３号，中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司（４７１０３９），Ｅ－ｍａｉｌ：ｗｚｑｉａｎｇ８３＠ｇｍａｉｌ．ｃｏｍ＠＠［１］罗晨泽，王玺堂．生物可溶性陶瓷纤维的研究［Ｄ］．武汉：武汉科 技大学硕士学位论文，２００５．＠＠［２］张保国，王玺堂，刘浩．Ｙ２Ｏ３对ＣａＯ－ＭｇＯ－ＳｉＯ２系可溶性陶瓷纤 维析品性能的影响［Ｊ］．材料导报，２００８，２２：３８２－３８４．＠＠［３］周立鸣．生物可溶矿物纤维［Ｊ］．保温材料与建筑节能，２００２，１２： ２３－２６．＠＠［４］罗晨泽，王玺堂，张保国，等．生物可溶性耐火纤维的研究进展 ［Ｊ］．耐火材料，２００５，３９（１）：６２－６４．＠＠［５］罗晨泽，王玺堂，张保国，等．可溶性陶瓷纤维生物降解性的研究 ［Ｊ］．稀有金属材料与工程，２００５，３４：１２１２－１２１４．＠＠［６］ ＷＡＮＧ Ｘ Ｔ， ＬＵＯ Ｃ Ｚ，ＺＨＡＮＧ Ｂ Ｇ． Ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ ＣａＯ ＭｇＯ－ＳｉＯ２ ｓｙｓｔｅｍ ｂｉｏ－ｓｏｌｕｂｌｅ ｒｅｆｒａｃｔｏｒｙ ｃｅｒａｍｉｃ ｆｉｂｅｒｓ［Ｊ］． Ｋｅｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ， ２００７，３３６－ ３３８ ： １５５６－ １５５８．＠＠［７］王玺堂，张保国，王周福，等．ＣａＯ－ＭｇＯ－ＳｉＯ２系生物可溶性陶瓷纤 维的研究［Ｊ］．武汉科技大学学报，２００８，３１（３） ：２３８－２４１．基金项目：国家自然科学基金资助项目（５０８７２０９８，５１００４０８０）；国家８６３重点玻璃窑用高性能耐火材料技术（２００９ＡＡ０３２５０３）２０１０－１０－２０ ２０１０－１１－２０作者简介：姜广坤（１９８６－），男，硕士研究生，从事生物可溶性耐火纤维的研究工作，联系地址：湖北武汉科技大学耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地（４３００８１），Ｅ－ｍａｉｌ：ｓｈｅｎｇｍｉｎｇ０１＠１２６．ｃｏｍ。
堇青石质多孔陶瓷的制备方法及应用
堇青石质多孔陶瓷的制备方法及应用堇青石多孔陶瓷最主要的特征是其多孔特性，其制备的关键和难点就是其多孔结构的形成。
根据多孔陶瓷材料的具体使用场所和性能要求，目前已有的堇青石多孔陶瓷的制备工艺有颗粒堆积法、发泡法、挤压成型法、添加造孔剂法、有机泡沫体浸渍法、溶胶－凝胶法、凝胶注模法等。
1、添加造孔剂法制备堇青石多孔陶瓷引入相应造孔剂制备堇青石多孔陶瓷是一种工艺简单的制备方法，其制备工艺指的是在陶瓷坯料中添加适量的造孔剂，由于造孔剂在坯体中占据一定的空间，烧结后造孔剂离开基体而在坯体内部形成气孔，获得堇青石多孔陶瓷。
在堇青石多孔陶瓷的制备过程中，常用的造孔剂有：石墨、淀粉、聚苯乙烯微球、炭黑、聚丙烯塑料颗粒、木屑、米糠等。
添加造孔剂法制备多孔陶瓷的优点为：制备工艺过程简单，容易操控，可制得形状复杂及各种气孔结构的多孔陶瓷。
缺点为：混料过程中难以保证造孔剂在坯料中的分布均匀性，故制品的气孔分布均匀性较差，显气孔率较低，难以保证制品性能的稳定性。
2、挤压成型法制备堇青石多孔陶瓷挤压成型法制备堇青石多孔陶瓷的工艺特点是依靠事先设计好的多孔金属磨具来成孔。
一般是将制备好的可塑性坯泥放入挤压成型机通过具有蜂窝网格结构的磨具进行成型，经干燥、烧成即可获得具有一定孔隙率和孔径分布的堇青石多孔陶瓷。
挤压成型法制备多孔陶瓷的优点为：可根据制品的实际应用场所精确设计孔隙率、孔径大小以及成孔形状等，最常见的孔型设计为正方形、三角形等；孔隙率均匀；易大批量生产。
缺点为：不能制备出比较复杂的孔径结构和孔径较小的堇青石多孔陶瓷；对挤压成型坯泥质量的要求较高；对挤压成型所用金属模具的精度要求较高。
3、发泡法制备堇青石多孔陶瓷发泡法制备多孔陶瓷材料是在陶瓷制备过程中添加一定量的发泡剂，常用的发泡剂为有机发泡剂和无机发泡剂两种。
在坯料处理过程中发泡剂会形成一定量的挥发性气体，产生一定量的泡沫，经过干燥、烧成可获得具有一定孔隙率的多孔陶瓷材料。
泡沫陶瓷的制备
泡沫陶瓷的制备1、文献综述1.1泡沫陶瓷的研究现状中国在20世纪80年代初开展泡沫陶瓷研究工作，近20年来，先后有十几家科研机构和厂家报道了泡沫陶瓷制品的研究，并取得了一定的成绩。
1985年，哈尔滨工业大学成功研制出用于铸铁、不锈钢过滤的泡沫陶瓷过滤器，填补了我过的空白。
山东工业陶瓷研究设计院是国内研究、开发泡沫陶瓷较早的单位，目前开发的产品品种、质量以及生产能力居国内前列，并制定了《泡沫陶瓷过滤板》建材行业标准。
泡沫陶瓷是一种孔隙率高达70～90%，具有三维立体网络骨架结构和贯通气孔新型非金属多孔材料。
碳化硅陶瓷具有优良的综合性能和广泛的应用前景，是制备泡沫陶瓷的首选材料之一。
碳化硅材料是共价键极强的化合物，具有良好的高温性能、蠕变性能、耐磨性、耐腐蚀性、抗氧化性、抗热震性，与氧化物陶瓷相比，它有好的热导率和抗热震性。
采用碳化硅制备泡沫陶瓷，可使SiC泡沫陶瓷具有优良的耐高温、耐磨损和抗腐蚀等性能，可应用于航空、电子、医用材料及生物化学等领域。
目前我国用于有色金属熔体即铝铜合金熔体过滤的泡沫陶瓷过滤板，其产品质量可与国外媲美，但是目前还未形成生产规模，尚处于开发阶段。
为了得到性能优异的泡沫陶瓷，制备工艺在不断的改进，最为可行的是有机泡沫浸渍法。
上海硅酸盐研究所用有机泡沫浸渍法来制备SiC泡沫陶瓷，收到了良好的效果。
到了20世纪70年代，一些发达国家在此种材料上的开发和使用上得到了长足的发展。
1963年发明了制造高气孔率多孔陶瓷的有机浸渍法，使多孔陶瓷的制备又迈上了一个新的起点。
从此，欧美国家就积极开展该工艺的研究，并研制出可过滤大多数有色金属和合金铸件的多种材质的泡沫陶瓷过滤器，这些国家已有先进的成型、烧成设备和完善的生产工艺制度，可实现大规模连续化生产。
2、实验2.1实验原料与设备2.1.1化学仪器烧杯、玻璃棒、量筒、电子天平、干燥箱、高温电炉、研钵、水浴坩埚2.1.2试验药品及材料前驱体(如聚氨基甲酸乙酯)、工业氧化铝、高岭土、滑石粉、氢氧化钠以及制备浆料所需材料等。
碳化硅—堇青石复相陶瓷窑具材料的制备及表征
碳化硅—堇青石复相陶瓷窑具材料的制备及表征作者：徐泽跃伦文山余乃骁来源：《江苏陶瓷》2014年第02期摘要本文对碳化硅、堇青石的优点整合制备碳化硅/堇青石复相陶瓷窑具，并从力学性能方面研究了碳化硅及堇青石的含量对复相窑具性能的影响，确定碳化硅含量在75%，堇青石含量在8%～10%得到性能优异的复相陶瓷窑具，同时对烧成温度进行了研究，发现在1 390℃下保温3小时有利于产品的完全烧结。
通过X-射线衍射（XRD）分析，复相陶瓷窑具中并未有杂质相出现。
关键词碳化硅；堇青石；陶瓷复相窑具0 引言我国陶瓷行业的窑具生产具有悠久的历史，作为在陶瓷产品烧成工序中用于支撑、保护被烧制产品的耐火材料制品，其性能质量的好坏直接关系到要烧制的陶瓷产品的质量，而且对烧制成本有较大的影响，而现有的窑具由于热稳定性差、使用寿命短、使用效果差，致使瓷器出现变形、掉渣等质量问题，严重制约了我国陶瓷行业的发展，因此窑具的质量至关重要。
碳化硅材料已成为人们广为利用的非氧化物陶瓷材料。
它具有热导率大（500℃热处理下导热系数达65w/（m·k），875℃热处理下导热系数达42w/（m·k）），是一般高铝质耐火材料的10倍以上，应用于窑炉能降低能耗；热膨胀系数小（0～1 400℃为4.8×10-6℃-1），热震稳定性好，高温耐磨性能优良，抗化学侵蚀性能强等一系列优点；但也存在室温下韧性不足，高温比重大、蓄热高、常压烧结困难，抗氧化性不好等缺点，这就容易导致窑具的重量高、使用寿命短，且生产成本相对较高。
堇青石属于环状结构，内部结构空隙较大，其结构特性使其具有较小的热膨胀系数（20～1 000℃，a=0.8～3×10-6℃-1），良好的热稳定性，较高的化学稳定性，广泛应用于高温炉、窑具、电子器件及电子封装材料等。
由于堇青石应用温度范围较窄，同时窑具产品的机械强度偏低，并且容易因为机械性损伤和高温变形而在较短使用时间后报废，不能满足高品质陶瓷制备的需求。
泡沫陶瓷的制备方法及应用
8│中国陶瓷│CHINA CERAMICS │2009(45)第 1 期8│中国陶瓷│CHINA CERAMICS │2009(45)第 1 期【摘 要】:泡沫陶瓷具有气孔率高、耐高温、抗化学腐蚀、热稳定性好等优良性能，被广泛用作金属液过滤器、高温气体和离子交换过滤器、催化剂载体等方面。
介绍了泡沫陶瓷的制备方法，以及不同方法制备泡沫陶瓷的特点；并列举了泡沫陶瓷在过滤器、催化剂载体、节能隔热材料、吸声材料和生物材料等方面的应用；最后指出了当前泡沫陶瓷的研究热点和今后发展需要解决的问题。
【关键词】:泡沫陶瓷,气孔率,过滤,制备方法中图分类号:TQ174.75+8 文献标识码:A引 言泡沫陶瓷是一种造型上象泡沫状的多孔陶瓷，它是继普通多孔陶瓷、蜂窝多孔陶瓷之后发展起来的第三代多孔陶瓷制品[1, 2]。
这种高技术陶瓷具有三维连通孔道，同时对其形状、孔尺寸、渗透性、表面积及化学性能均可进行适度调整变化，制品就像是“被钢化了的泡沫塑料”或“被瓷化了的海绵体”[3]。
作为一种新型的无机非金属过滤材料，泡沫陶瓷具有重量轻、强度高、耐高温、耐腐蚀、再生简单、使用寿命长及良好的过滤吸附性等优点。
与传统的过滤器如陶瓷颗粒烧结体，玻璃纤维布相比，不仅制备工艺简单，节约能源，成本低，而且过滤效果较好。
泡沫陶瓷可以广泛地应用于冶金、化工、轻工、食品、环保、节能等领域。
近年来，泡沫陶瓷的应用领域又扩展到航空领域、电子领域、医用材料领域及生物化学等领域[4]。
日本、德国及美国等工业发达国家早在20世纪70年代就已经开始了泡沫陶瓷的研制工作，并相继在汽车尾气、冶金工业熔融金属夹杂质过滤及催化剂载体等方面获得了应用，取得了非常好的效益。
我国也在20世纪80年代中期开始了泡沫陶瓷的研制工作，先后有近几十家科研机构采用多种制备工艺对泡沫陶瓷的制备进行了探索研究，研制的泡沫陶瓷在高温熔融金属、汽车尾气净化等领域达到了实用化技术水平[5]。
泡沫陶瓷的制备工艺与研究进展
泡沫陶瓷的制备工艺与研究进展泡沫陶瓷是一种具有多孔结构和轻质高强特性的材料，广泛应用于过滤、吸附、隔热、吸能等领域。
本文将介绍泡沫陶瓷的制备工艺和研究进展。
泡沫陶瓷制备工艺主要包括发泡、成型、干燥和烧结四个步骤。
发泡是指通过在矿化剂中加入气泡剂，在高温下产生气泡，形成泡沫状结构。
常用的气泡剂包括铝粉、阳离子表面活性剂和有机聚合物等。
成型是将泡沫原料浆料浇注到模具中，并进行振实，让浆料中的气泡均匀分布。
干燥是将浆料中的水分蒸发，使泡沫固化。
烧结是将固化的泡沫状结构烧结成陶瓷，在高温下使各颗粒间发生结合，形成坚固的多孔结构。
在泡沫陶瓷的制备中，关键是控制泡沫的孔径大小和分布均匀性。
孔径大小主要受气泡剂和发泡温度的影响，通常在10-1000微米之间。
孔径的分布均匀性影响到泡沫陶瓷的孔隙率和力学性能。
目前研究中常用的方法包括动态发泡、静态发泡和模板法等。
其中，动态发泡是通过液态金属脱气和凝固过程中洗涤剂的作用，实现气泡的均匀分布。
静态发泡是在高温下通过气流的作用，将气泡均匀分布在矿化剂中，形成泡沫状结构。
模板法是在硬质模板孔道中浸渍浆料，并进行干燥和烧结，最后移除模板，形成泡沫状结构。
泡沫陶瓷的研究进展主要集中在材料的改性以及制备技术的改进上。
材料改性包括添加纳米材料、多孔增韧材料和金属材料等，以提高泡沫陶瓷的力学性能和热稳定性。
纳米材料可增强陶瓷的化学稳定性和力学强度，多孔增韧材料可增加材料的韧性和抗冲击性能，金属材料可提高泡沫陶瓷的导热性能。
制备技术的改进主要包括模板法、凝胶注模法和凝胶浸渍法等。
模板法能够精确控制泡沫陶瓷的孔径和孔隙率，凝胶注模法和凝胶浸渍法能够制备更复杂形状和大尺寸的泡沫陶瓷。
总之，泡沫陶瓷是一种具有多孔结构和轻质高强特性的材料，制备工艺和研究进展对其材料性能的提高和应用的拓展起着至关重要的作用。
随着材料改性和制备技术的不断发展，泡沫陶瓷在过滤、吸附、隔热和吸能等领域的应用前景将更加广阔。
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课程设计（学年论文）说明书课题名称：堇青石泡沫陶瓷的制备及其表征专业班级：学生学号：学生姓名：学生成绩：指导教师：课题工作时间：至1.文献综述1.1 泡沫陶瓷的研究现状泡沫陶瓷材料的发展始于2O世纪7O年代，是一种具有可耐高温的多孔材料。
其孔径从纳米级到微米级不等，具有三维空间网架结构，气孔率在20％～95％之间，其造型犹如钢化了的泡沫塑料或瓷化了的海绵体。
根据材质不同，泡沫陶瓷的使用温度为常温～1600℃。
它分布均匀且存在相互贯通的微孔, 因而具有密度小、气孔率较高、比表面积大、低热传导率、耐高温、耐腐蚀等优点。
此外, 泡沫陶瓷制造工艺简单, 通过选择不同的材质和控制加工工艺的过程, 可以制成适合于不同用途的泡沫陶瓷产品。
近年来, 泡沫陶瓷被广泛应用于隔热隔音材料、工业污水处理、汽车尾气处理、电工电子领域、医用材料领域以及生物化学领域.自1978年美国发明了利用氧化铝、高岭土等陶瓷料浆研制的泡沫陶瓷，用于铝合金铸造过滤之后，英、日、德、瑞士等国家竞相开展了研究，生产工艺日益先进，技术装备越来越向机械化、自动化发展，根据应用的目的不同，已研制出多种材质、适合于不同用途的泡沫陶瓷过滤器，如Al O 、ZrO 、SiC、Si N 、硼化物等高温泡沫陶瓷，有的还加入了一定的矿物，如莫来石、堇青石、粉煤灰、煤矸石等。
目前泡沫陶瓷产品已实现系列化、标准化，形成了陶瓷材料的一个重要分支. 但由于我国的泡沫陶瓷起步较晚, 与国外技术发展相比尚有一定差距。
有不少问题需要进一步解决, 如研究陶瓷的材质, 更好的提高泡沫陶瓷的性能。
使之既符合耐急冷急热的性能要求, 而又具有较高的使用温度, 使它不但能用于低温熔化的铝合金过滤, 也可以用于钢铁等高温熔融金属的过滤; 提高泡沫陶瓷的强度, 防止产生陶瓷粒掉渣现象发生; 改进制造工艺, 使泡沫陶瓷的制备完成大型化、一体化, 最大幅度的降低成本增强市场竞争力。
泡沫陶瓷材料的制备方法很多, 目前应用比较普遍的有: 发泡法、溶胶) 凝胶法、添加造孔剂法、有机前驱体浸渍法、注模法、自蔓延高温合成法等。
每种工艺方法都有其各自的特点, 在实际生产中, 往往同时采用多种工艺方法, 以提高产品的性能。
1 发泡法发泡法的主要原理是在陶瓷粉料中加人适当的发泡剂, 通过化学反应产生挥发性气体从而产生泡沫, 然后再经干燥和烧成制得。
2 溶胶- 凝胶法溶胶- 凝胶法利用凝胶化过程中胶体粒子的堆积以及凝胶处理、热处理等过程中留下小气孔, 形成可控孔隙结构。
3 添加造孔剂法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, 造孔剂离开基体而形成气孔来制备泡沫陶瓷。
造孔剂颗粒的形状和大小决定了泡沫陶瓷材料气孔的形状和大小。
4 有机前驱体浸渍法该方法基本思路是: 首先将有机泡沫浸渍到陶瓷料浆中, 然后经过干燥、烧成使有机泡沫脱离母体就可以获得泡沫陶瓷。
通过控制浆料性能, 优化无机粘结剂体系, 严格控制浆料浸渍工艺过程, 可以制备高性能的泡沫陶瓷制品。
5 注模法注模法是将有机单体溶液与陶瓷粉体、引发剂和催化剂球磨混合成均匀浆料, 然后浸渍聚合物泡沫使之在泡沫网络骨架表面形成涂层, 最后有机单体在引发剂和催化剂作用下产生原位聚合反应, 使浆料凝固。
6 高温自蔓延( SHS) 合成法高温自蔓延合成方法是一种高放热无机化学反应, 其基本反应过程是: 向体系提供必要能量, 诱发体系局部产生化学反应, 这一化学反应过程在自身放出的高热量的支持下继续进行, 最后将燃烧波蔓延到整个体系。
7 微波加热工艺微波加热工艺是指依靠物体吸收微波转换成热能, 同时自身整体加热至一定温度蒸发水分并制成泡沫陶瓷, 可以适当添加纤维来改善泡沫陶瓷的强度。
此外, 还有机械搅拌法、离子交换法、有机泡沫堆积法、热压法、分相滤出法、固- 气共晶法、木材热解构架法等泡沫陶瓷制备方法, 在实际应用中可以根据需要选择合适的制备方法.1.2 泡沫陶瓷的性能与用途泡沫陶瓷的性能1 气孔率泡沫陶瓷的气孔率为70% ~ 90%, 对多孔陶瓷来说, 这是最高的。
蜂窝陶瓷的气孔率约为60%, 陶瓷颗粒烧结体的气孔率约为30% ~ 50%。
2 抗弯强度泡沫陶瓷的强度主要依赖于陶瓷材质和网络骨架的粗细。
骨架的粗细可以用泡沫陶瓷的体积密度来表示。
表1 列出了不同陶瓷材质与不同体积密度的抗弯强度。
若使骨架变粗可以提高体积密度, 增加制品的机械强度。
但提高得过多, 气孔孔隙会被料浆堵塞, 压力损失变大。
对于蜂窝陶瓷来说, 在格子平行的方向, 垂直方向和斜度方向强度相差很大, 而泡沫陶瓷是一种三维方向一致的结构体, 其强度没有方向性的变化。
3 热震稳定性泡沫陶瓷作为熔融金属的过滤材料, 因为其使用于温度急变的场合, 必须具有良好的抗热震稳定性, 现将山东工业陶瓷研究设计院研制的泡沫陶瓷制品的性能示于表2。
4 网眼孔径由于金属熔体的粘度、密度及流动性不同, 应选择不同大小的滤板网眼孔径。
泡沫陶瓷的网眼孔径一般可控制在0. 2~ 3 •范围内, 通常分为粗、中、细孔3 个等级。
泡沫陶瓷的用途：1 环境材料随着现代工业的发展, 各行业在生产中排放的有害气体和废水也越来越多, 如果处理不当, 就会影响到人类的生存环境, 所以环境保护成为时代的主题。
泡沫陶瓷在汽车催化转化器的应用已经有很长时间; 除臭用泡沫陶瓷催化器能使废水中有机溶剂、恶臭气体催化燃烧, 达到除臭净化的目的;采用耐高温且有足够强度的抗热震性的高渗透性泡沫陶瓷可有效地除去高温含尘气体中的杂质。
当今世界环境污染的问题越来越严重, 有害物的排放越来越多, 处理不当就会影响到人类的生存环境,因此, 污染物减排已成为当今时代的主题。
除臭泡沫陶瓷催化器能使废水中有机溶剂、恶臭气体催化燃烧, 达到除臭净化的目的; 泡沫陶瓷在汽车工业的减排问题上得到了成功的应用。
此外, 采用耐高温、强度高的抗热震性的高渗透性泡沫陶瓷可有效地除去高温含尘气体中的物质。
现在泡沫陶瓷已经广泛应用于汽车尾气、工业废水废气、生活废水的处理问题上。
2 吸声材料由于泡沫陶瓷具有大量的从表到里的三维互相贯通的网状小孔结构, 当声波传入泡沫陶瓷内部引起孔隙中的空气振动, 并与陶瓷筋络发生磨擦, 由于粘滞作用声波转换为热能而消耗, 从而达到吸收噪音的效果。
目前研究人员正在把泡沫陶瓷作为一种降音隔声屏障材料用于地铁、隧道、影剧院等有较高噪音的地方, 效果很好。
由于泡沫陶瓷具有大量的由表及里的三维互相贯通的网状小孔结构，当声波传播到泡沫陶瓷上时，引起孔隙中的空气振动，并与陶瓷筋络发生摩擦，由于粘滞作用，声波转换为热能而消耗，从而达到吸收噪音的效果。
现在已经得到应用的包括安装在汽车排气管中间的泡沫陶瓷，用来减少汽车排气管的噪音。
一些新型建筑材料也广泛采用泡沫陶瓷作为墙体材料，实践证明可以达到非常好的隔音效果。
3 隔热材料在泡沫陶瓷中由于闭气孔的存在, 降低了其放热效率, 减少了热传播过程中的对流, 使泡沫陶瓷具有热传导率低、抗热震性能优良等特性, 是一种理想的耐热材料。
由泡沫陶瓷制备的典型耐热材料为耐热砖,其材质有Al2 O3、SiC 和镁质材料等, 其使用温度高达1 600 e 。
目前, 世界上最好的隔热材料正是这类材料, 称之为超级绝热材料, 被广泛应用于航天飞机外壳的隔热等。
泡沫陶瓷的较高的气孔率和较低的基体导热系数，使其具有热传导率低、抗热震性能优良等特性，因而具有很好的隔热保温效果。
利用这种优点可以将其用于各种防止热辐射的场合，以及用于保温节能方面。
因此从环保和节能两方面来说都是有利的。
使用泡沫陶瓷制备的建筑材料就可以让房屋具有非常好的保温隔热效果，这种先进的材料目前在国内部分新建的住宅小区和办公楼中已经得到应用。
除了日常生活中的应用，泡沫陶瓷在航空航天领域也有着重要的应用，比如航天器的热保护系统就广泛采用了泡沫陶瓷材料。
4 生物材料目前很多科研单位正致力于多孔羟基磷灰石生物陶瓷材料的研究。
用添加造孔剂和制备泡沫陶瓷的方法研制多孔羟基磷灰石生物陶瓷, 其相互连通的孔隙有利于组织液的微循环, 促进细胞的渗入和生长。
研制出的泡沫陶瓷羟基磷灰石人工骨和义眼已经用于临床实验, 引起了医学界和材料学界的关注。
5 过滤器作为过滤材料，多孔陶瓷具备很多优点：化学稳定性好，耐酸碱及有机溶剂；极好的耐急冷急热性能，最高工作温度可达1600℃；抗菌性能好，不易被细菌降解，不易堵塞；无毒，尤其适用于食品行业和药物的处理。
可广泛应用于各种液体和气体过滤，在空气净化、工业用水、生活用水处理和污水净化等方面获得越来越广泛的应用。
比如汽车尾气和发电厂烟气中的烟尘，半导体工业废水中的重金属元素等都是重要的环境污染源。
让废气或废液通过泡沫陶瓷体，其中的有害物质颗粒物就会被拦截或者吸附在泡沫结构中，而净化后的气体或液体就可以排放到自然界中了。
泡沫陶瓷的一个典型应用就是柴油机尾气过滤、热电厂和工业锅炉的烟尘过滤。
利用泡沫陶瓷具备高孔隙度且拥有相当大的热交换面积及具有优良的热辐射特性不仅可以有效除去高温含尘气体，还可节约能源。
再如利用泡沫陶瓷替代目前国内水处理行业使用的石英砂过滤材料后，可大幅提高水处理效率，减少环境污染，降低水处理成本。
除臭用泡沫陶瓷催化器能使废水中有机溶剂、恶臭气体催化燃烧，达到除臭净化的目的；城市污水处理过程中，泡沫陶瓷材料也成为曝气处理所用材料。
泡沫陶瓷扮演着“环境净化使者”的角色。
铝合金在熔化和形成铸件过程中, 容易吸收气体和混入非金属杂物, 从而降低铸件的使用性能和加工性能。
目前研制成功的泡沫陶瓷过滤片为铝合金的生产提供了一种新型的、高效率的过滤器。
它不同于通常的单层钻孔筛板和玻璃纤维网, 而是有着多层网络和弯曲的通孔, 能充分滤去铝合金熔体中的细小非金属夹杂物, 从而提高铸件的质量。
泡沫陶瓷过滤片用于铝合金熔体的过滤, 通常选用堇青石质, 网眼尺寸为0. 8~ 1. 0 mm。
此外, 泡沫陶瓷也用于铜合金、钢铁铸造过滤的过程中。
由于钢铁合金的密度大, 熔点高, 要求泡沫陶瓷的高温强度、软化温度以及抗热冲击性都要比过滤铝和铜高。
通常选用氧化铝和碳化硅质的泡沫陶瓷过滤片, 滤片网眼尺寸一般为2~ 3 mm。
6 选煤厂浮选精煤脱水选煤厂的精滤工序通常使用滤盘外包上有机材料滤布的真空过滤机, 近年来加压真空过滤机也得到了广泛应用。
但此种方法得到的煤泥饼水分较高, 可达25% ~ 30%。
如果使用孔径为0. 9~ 3. 5 Lm, 孔隙率38% 的氧化锆泡沫陶瓷制成的微孔滤板来代替有机滤板, 可以有效地降低煤泥饼中的含水量及提高脱水效率, 同时还可以大大降低加压风的消耗, 减少维修费用和成本, 有较高的经济效益。