多孔陶瓷的制备与应用
多孔碳化硅陶瓷及复合材料的制备与性能共3篇
多孔碳化硅陶瓷及复合材料的制备与性能共3篇多孔碳化硅陶瓷及复合材料的制备与性能1多孔碳化硅陶瓷及复合材料的制备与性能随着科学技术的发展和人们对环境保护的重视，传统陶瓷材料的应用范围已经不能满足人们的需求。
多孔碳化硅材料凭借其高度的化学稳定性、热稳定性和机械强度等优良性能，在高级材料领域应用广泛。
本文将介绍多孔碳化硅陶瓷的制备方法以及其在新材料领域的应用。
一、多孔碳化硅陶瓷的制备方法多孔碳化硅陶瓷的制备方法包括两种：一种是传统的陶瓷制备方法，一种是新型的多级微波制备方法。
1. 传统制备方法传统的多孔碳化硅陶瓷制备方法包括高温烧结和化学气相沉积两种。
高温烧结法是将混合了碳化硅粉末和其他添加剂或者硅的混合粉末，在高温下进行烧结得到多孔碳化硅材料。
化学气相沉积法是将氯化硅等硅源及碳源放入炉中进行化学反应，最终得到多孔碳化硅材料。
2. 多级微波制备方法多级微波制备法是指通过微波辐射、干燥和碳化构成，形成多孔碳化硅陶瓷材料。
首先将硅源和碳源均匀混合，然后使用微波辐射干燥，在多个微波腔中进行碳化反应，最终得到多孔碳化硅陶瓷材料。
二、多孔碳化硅陶瓷的性能分析1. 化学稳定性多孔碳化硅材料具有很好的化学稳定性，能够抵御酸、碱等强化学腐蚀，不会被氧化、退化，可长期使用于高温、高压等恶劣环境下。
2. 热稳定性多孔碳化硅材料热稳定性较高，耐热温度高达1500℃以上，不易熔化或瓦解，能够在高温下保持稳定结构和性能。
3. 机械强度多孔碳化硅材料具有很高的机械强度，能够承受很大的压力和载荷，保持长期的强度稳定性。
三、多孔碳化硅陶瓷复合材料的应用多孔碳化硅陶瓷复合材料是指将多孔碳化硅材料与其他材料（如金属、聚合物等）复合，形成性能更为优异的材料。
多孔碳化硅陶瓷复合材料具有多孔材料的高孔隙率和复合材料的高强度、高稳定性等优点，广泛应用于先进制造技术、光伏、半导体等领域。
结论多孔碳化硅陶瓷是一种具有高度化学稳定性、热稳定性和机械强度等优良性能的新型材料，在复合材料中具有广泛的应用前景。
多孔陶瓷制备及应用
多孔陶瓷制备及应用多孔陶瓷是一种具有特殊结构和性能的陶瓷材料，它具有较高的孔隙率和均匀分布的孔隙结构，广泛应用于过滤、吸附、催化、电化学和生物医学等领域。
下面我将从制备方法和应用领域两个方面来介绍多孔陶瓷。
一、制备方法多孔陶瓷的制备方法主要有三种，包括模板法、聚结剂法和发泡法。
1.模板法是一种常用的制备多孔陶瓷的方法。
它的原理是利用某种模板材料(如聚合物微球、泡沫等)作为模板，通过固化、烧结等工艺将模板材料与陶瓷材料结合在一起，然后通过热处理或溶解模板材料，得到具有孔隙结构的多孔陶瓷。
模板法制备的多孔陶瓷具有孔隙分布均匀、孔径可控的特点。
2.聚结剂法是一种通过添加聚结剂来制备多孔陶瓷的方法。
聚结剂可以提高陶瓷颗粒之间的粘结力，使得陶瓷颗粒形成一定的孔隙结构。
常用的聚结剂包括有机胶体、胶粘剂等。
聚结剂法制备的多孔陶瓷具有较高的强度和较好的耐磨性。
3.发泡法是一种通过气泡或气体在陶瓷浆料中的分散和膨胀，形成孔隙结构的方法。
发泡法制备的多孔陶瓷具有孔隙分布均匀、孔隙率高的特点，适用于制备高孔隙率的多孔陶瓷。
二、应用领域多孔陶瓷具有许多独特的性能，因此在各个领域都有广泛应用。
1.过滤材料：多孔陶瓷具有较高的孔隙率和良好的孔隙结构，可以作为过滤材料应用于液体和气体的过滤领域。
例如，多孔陶瓷可用于海水淡化、饮用水净化等领域。
2.吸附材料：多孔陶瓷具有大表面积和孔隙结构，可以作为吸附剂用于气体和液体的吸附。
例如，多孔陶瓷可以用于吸附有害气体、重金属离子等。
3.催化剂：多孔陶瓷具有较高的比表面积和孔隙结构，可用于负载催化剂，提高催化反应的效率和选择性。
例如，多孔陶瓷可用于汽车尾气催化转化等。
4.电化学材料：多孔陶瓷具有良好的导电性能和化学稳定性，可用于燃料电池、超级电容器、锂离子电池等电化学器件的支撑材料。
5.生物医学材料：多孔陶瓷具有较好的生物相容性和机械稳定性，可用于骨修复、组织工程等方面。
例如，多孔陶瓷可用于骨组织修复、人工关节等。
多孔陶瓷材料的制备与力学性能分析
多孔陶瓷材料的制备与力学性能分析一、引言多孔陶瓷材料因其优异的力学性能和广泛的应用领域备受关注。
本文旨在介绍多孔陶瓷材料的制备方法和针对其力学性能进行的分析研究。
二、多孔陶瓷材料的制备方法1. 聚合物泡沫模板法聚合物泡沫模板法是一种简便有效的多孔陶瓷材料制备方法。
首先，选取适合的聚合物泡沫作为模板，将其浸渍在陶瓷浆料中，使其吸收浆料。
然后，通过烧结和模板燃烧两个步骤分别实现泡沫的烧结和模板的去除，最终得到多孔陶瓷材料。
2. 空位控制法空位控制法是一种通过控制陶瓷材料内部的空隙分布来制备多孔陶瓷材料的方法。
通过合适的材料选择和特定的配方，使得陶瓷材料在烧结过程中形成均匀分布的空隙。
这些空隙不仅能够降低材料的密度，还能够提高材料的韧性和抗冲击性能。
三、力学性能分析1. 压缩性能多孔陶瓷材料的压缩性能是其重要的力学性能之一。
通过应用力学测试方法，可以对多孔陶瓷材料在不同载荷下的变形行为进行研究。
实验结果表明，多孔陶瓷材料的压缩变形主要表现为两个阶段，即线弹性阶段和塑性阶段。
线弹性阶段受材料内部的微观结构和孔隙的分布控制，而塑性阶段则受材料的界面相互作用和孔隙的塌陷程度影响。
此外，多孔陶瓷材料的压缩性能还与其孔隙率、孔径大小和孔隙结构等因素密切相关。
2. 弯曲性能多孔陶瓷材料的弯曲性能是评估其在应力作用下的变形和破坏行为的重要指标。
通过三点弯曲测试等方法，可以研究多孔陶瓷材料在弯曲载荷下的应力分布、变形行为和破坏机制。
研究表明，多孔陶瓷材料在弯曲载荷下呈现出明显的脆性破坏特征，弯曲强度与孔隙率呈负相关。
此外，控制材料内部的孔隙结构和孔径大小可以显著影响多孔陶瓷材料的弯曲性能。
3. 抗冲击性能多孔陶瓷材料的抗冲击性能是其在受到冲击载荷下的抵抗能力。
通过进行冲击实验，可以研究多孔陶瓷材料在不同速度下的应力应变行为和破坏机制。
实验结果显示，多孔陶瓷材料的抗冲击性能随着孔隙率的增大而增加，而抗冲击强度则受材料的孔径大小和孔隙结构的影响。
多孔陶瓷的研究及应用现状
该法主要适用于无机超滤复 合膜或非对称膜及改性膜孔
径分布的测定研究
孔径分布利用脱附过程。
3 应用情况[5,6,10,11]
多孔陶瓷材料由于其独特的多孔结构而具有热导率低、体积密度小、比表面积高，独特物化性能的表
面结构等优点，加之陶瓷材料本身特有的耐高温、化学稳定性好、强度高等特点，目前已广泛应用于环保、
力计等）
该法最佳测试范围是 0.1-10nm，对于孔径在 30nm 以下的纳米材料，常用气体
吸附法来测定其孔径分布
当易凝蒸气与多孔介质接触，相对
蒸气 渗透法
蒸气压由 0 增加到 1 的过程中，在 介质的表面和孔中依次出现单层吸 附、多层吸附和毛细管冷凝，测定
蒸气渗透法测试装置（气体 瓶、蒸发器、压力表、膜及渗
目前，应用造孔剂成孔法制备多孔氧化铝陶瓷是比较普遍，且制得的多孔陶瓷孔结构好，力学性能相 对来讲也较理想。
在众多造孔剂中，淀粉由于其廉价、无毒、环境友好、易烧蚀等特性，成为使用较为广泛的造孔剂之 一。Živcová Z 等[12]人，利用土豆、小麦、玉米及大米等不同种类的淀粉做造孔剂，制备了多孔氧化铝陶 瓷，并对其热导率进行测试。研究表明，相对热导率与孔隙率满足一定的关系：kr=exp(−1.5ф/(1−ф))， 其中 kr-相对热导率，ф-气孔率。Prabhakaran K 等[13]人，将面粉颗粒作为胶凝剂和造孔剂置于氧化铝浆 料中，将得到的干凝胶经过 1600℃高温烧结，制备出具有 200-800μm 的大孔和小于 20μm 小孔、孔隙率 达到 67–76.7%，压缩强度为 2.01–5.9 MPa 的多孔氧化铝陶瓷。
化工、石油、冶炼、食品、制药、生物医学等多个科学领域。
3.1 绝热材料
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。
多孔陶瓷材料的制备与力学特性
多孔陶瓷材料的制备与力学特性多孔陶瓷材料作为一种具有广泛应用前景的材料，其制备和力学特性研究成为材料科学领域的热点问题。
本文将从多角度探讨多孔陶瓷材料的制备方法及其力学特性的研究进展。
一、多孔陶瓷材料的制备方法多孔陶瓷材料的制备方法多样，常见的包括模板法、沉积法、发泡法和溶胶—凝胶法等。
其中，模板法是一种常用且成熟的制备方法。
通过选择不同的模板材料，可以制备出具有不同孔隙结构的多孔陶瓷材料。
沉积法则是通过在基底上逐层沉积陶瓷材料，随后去除模板材料，从而得到多孔陶瓷。
而发泡法是通过在材料中注入气体或气泡制得多孔结构。
溶胶—凝胶法则是将溶胶转变为凝胶，在凝胶中形成孔洞，制备多孔陶瓷材料。
二、多孔陶瓷材料的力学特性研究多孔陶瓷材料具有许多独特的力学特性，这些特性直接影响着其在不同领域的应用。
其中，强度是多孔陶瓷材料的重要力学特性之一。
研究表明，多孔陶瓷材料的强度主要受到孔隙率、孔隙形状和孔隙分布的影响。
当孔隙率较低时，多孔陶瓷材料的强度较高；相反，当孔隙率较高时，多孔陶瓷材料的强度较低。
此外，孔隙形状也会对多孔陶瓷材料的强度产生明显影响。
如球形孔隙比长方形孔隙更有利于提高多孔陶瓷材料的强度。
除了强度外，多孔陶瓷材料的韧性也是关注的焦点。
韧性是衡量材料抵抗断裂能力的重要指标，对材料的可靠性和安全性至关重要。
多孔陶瓷材料的韧性主要受到孔隙率、孔隙大小和材料本身的影响。
研究发现，当孔隙率较低、孔隙大小较小时，多孔陶瓷材料的韧性较高。
此外，选择适当的陶瓷材料也能提高多孔陶瓷材料的韧性。
三、未来的研究方向随着研究的深入，多孔陶瓷材料的制备和力学特性研究仍然面临一些挑战。
为了获得更好的制备方法和提高力学性能，未来的研究可以从以下几个方面展开：首先，可以进一步改进和优化现有的制备方法，提高多孔陶瓷材料的孔隙结构和均匀性。
其次，可以通过引入纳米材料、纤维等进行增强改性，以提高多孔陶瓷材料的力学性能。
此外，基于机器学习和计算模拟等技术，可以探索更广泛的多孔陶瓷材料设计空间，从而实现材料性能的定制化。
多孔陶瓷材料的的研究现状及应用
多孔陶瓷材料的的研究现状及应用近年来，多孔陶瓷材料作为一种新型的材料，已经受到了普遍的重视。
多孔陶瓷材料具有加工性好、耐久性强、热膨胀系数小、吸音和隔音性能良好等优点，可用于航空、航天、非金属材料的高温烧结、冶金和电镀、化工设备的催化剂床，以及医学技术、陶瓷艺术等多个领域。
本文就多孔陶瓷材料的研究现状及应用情况进行综述，旨在为多孔陶瓷材料的进一步开发和应用提供参考。
一、多孔陶瓷材料的研究现状1、烧结工艺研究多孔陶瓷材料的制备需要克服以下几个技术难题：首先，多孔陶瓷材料的烧结工艺。
多孔陶瓷材料的烧结技术主要包括萃取法、模压法、粉末技术和复合材料技术等。
其中，萃取法技术能够控制多孔陶瓷材料的结构和性能。
目前，萃取法烧结工艺仍处于萌芽阶段，但已在一定程度上实现了多孔陶瓷材料的高功能性。
2、微观结构和性能研究与传统陶瓷材料相比，多孔陶瓷材料的特殊结构与其特殊的功能有关。
因此，要更好地利用多孔陶瓷材料的性能，必须对材料的微观结构进行研究。
国内外学者已经对多孔陶瓷材料的微观结构与性能关系进行了深入的研究，取得了一定的进展。
二、多孔陶瓷材料的应用1、多孔陶瓷材料在新能源和节能方面的应用在新能源领域，多孔陶瓷材料可用于提高太阳能电池的光伏效率。
多孔陶瓷材料具有较高的热稳定性，可用于太阳能电池表面保护膜，防止太阳能电池表面受损。
此外，多孔陶瓷材料还可用于改善空调能源利用效率，从而节省能源。
2、多孔陶瓷材料在航空航天领域的应用在航空航天领域，多孔陶瓷材料可用于制作热吸收涂层和热隔离层，以有效抵御高温环境的影响，提高发射火箭和高空飞机的安全性能。
此外，多孔陶瓷材料还可作为消声器、过滤器和吸音材料，大大提高航空航天设备的静音和防腐能力。
三、结论多孔陶瓷材料具有许多优异的性能，已经应用于航空航天、能源、石油化工等领域。
它的研究是一个新兴的研究领域，国内外学者已经对多孔陶瓷材料的烧成工艺及其微观结构与性能关系进行了研究，取得了比较理想的结果。
多孔陶瓷骨修复材料的制备和骨组织工程中的应用
多孔陶瓷骨修复材料的制备和骨组织工程中的应用随着人口老龄化的加剧和骨损伤等骨相关疾病的增加，对于骨修复材料的需求越来越高。
多孔陶瓷骨修复材料在骨组织工程中具有很大的潜力，逐渐成为骨修复领域的热点研究方向。
本文将介绍多孔陶瓷骨修复材料的制备方法以及在骨组织工程中的应用前景。
多孔陶瓷骨修复材料的制备主要包括原料选择、制备工艺、孔隙结构的控制等环节。
原料选择是多孔陶瓷骨修复材料制备的首要步骤。
通常选择的材料包括氧化锆（ZrO2）、羟基磷灰石（HA）、β-三磷酸钙（β-TCP）等。
这些材料具有良好的生物相容性和生物活性，能够促进骨组织再生。
制备工艺主要有烧结法、凝胶注模法、切割法等。
其中，烧结法制备的多孔陶瓷骨修复材料具有较高的力学性能和生物相容性，但孔隙结构不易调控；凝胶注模法制备的多孔陶瓷骨修复材料孔隙结构可控制性强，但力学性能相对较差。
因此，制备过程中需要根据具体需求选择合适的制备工艺，并通过后续的表面处理、改性等方法进一步优化材料性能。
多孔陶瓷骨修复材料在骨组织工程中具有广阔的应用前景。
首先，在骨缺损修复方面，多孔陶瓷骨修复材料能够提供良好的骨结合性和骨再生能力，促进骨组织的生长。
其孔隙结构可以提供生长因子的载体，有利于生长因子的控制释放，进而促进骨细胞的增殖和分化。
其次，多孔陶瓷骨修复材料还可以用于人工关节的替代。
通过与骨组织的无缝连接，可以实现生物力学功能的恢复。
此外，在口腔修复和植入材料领域，多孔陶瓷骨修复材料也得到了广泛应用。
其生物相容性和生物活性能够减少植入材料与机体之间的反应和排斥，提高植入材料的稳定性和生物学效应。
然而，多孔陶瓷骨修复材料仍然存在一些挑战和问题。
首先，材料的力学性能和孔隙结构之间存在矛盾。
孔隙结构越大，更有利于细胞的生长和骨成生，但相应地，材料的力学性能会降低。
因此，如何在兼顾力学性能的同时保持良好的孔隙结构成为需要解决的难题。
其次，多孔陶瓷骨修复材料的生物降解性也需要进一步研究。
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综述与述评 综述与述评 综述与述评
种由低密度的多孔氮化硅外加 % 层高密度的氮化硅 天线罩材料，其介电常数为 #. / 0 , ，介电损耗小于 而且具有足够的机械强度， 耐雨蚀、 沙蚀性能 ! 1 %- 2 ! ， 良好， 可耐 %3--4 的高温。 此外，多孔陶瓷还可用作防火材料，气体燃烧器 的烧嘴， 高温膜反应器， 混合气体分离器， 柴油机的活 塞， 制造业中的散气隔板， 流态化隔板和电解液隔板， 水质处理，生物制药的超滤提纯，生物发酵器和反应 器以及石油行业的废油纯化和渣油脱沥青等。
%! &
*++% 年第 $ 期 , 总第 !+’ 期 -
现 现 代 技 术 陶 瓷 现代 代技 技术 术陶 陶瓷 瓷
该工艺制得的多孔陶瓷孔径分布范围极为狭窄，其孔 径大小可通过溶液组成和热处理过程的调节来控制 % ( & ， 但该工艺的缺点是制品形状受到一定的限制。 !" ’ 固态烧结法 该工艺又称骨料堆积法 % , & 。它是在骨料中加入相 同组分的微细颗粒，利用微细颗粒易于烧结的特点， 在一定温度下将骨料 - 大颗粒 . 连接起来。由于每一粒 骨料仅在几个点上与其它颗粒发生连接，因而形成大 量三维贯通孔道。所以， 骨料颗粒越大， 形成的多孔陶 瓷平均孔径就越大；骨料颗粒尺寸分布范围越窄，所 得到的多孔体微孔的分布也越均匀；骨料颗粒尺寸越
热导率低、 介电常数低、 体积密度小、 比表面积高以及 具有独特物理和化学性能的表面结构等优点，加之陶 瓷材料本身特有的耐高温、化学稳定性好、强度高等 特点，给它的应用开拓了广阔的前景。目前其应用主 要集中在以下几方面。 !" # 用作过滤器 主要集中在 # 方面： $ % & 作为高温高压含尘气流 过滤器。在这方面， 多孔陶瓷过滤器与旋风吸尘器、 洗 涤过滤器以及电除尘器相比，其吸尘效率高，使用寿 命长。$ # & 作为熔融金属过滤器。 例如： 在铸造业中， 泡 沫陶瓷过滤器常用于除掉非金属夹杂物。在这方面的 $ ’ & 高温下不与所 应用中， 多孔陶瓷需满足 ! 个条件： 过滤的金属起反应； $ ( & 过滤器要有良好的抗热震性 及足够的强度 相顺利通过。 !" ! 用作催化剂载体 $ % & 用作化工催化剂载体。化 主要集中在 # 方面： 工生产中需要充分利用催化剂，其催化剂载体必须有 很高的几何面积以及耐化学腐蚀性和耐热腐蚀性。而 多孔陶瓷由于其较高的比表面积，独有的耐高温性、 耐腐蚀性正好满足以上要求。常用的有微孔氧化铝陶 $ # & 用作细菌、 瓷和多孔堇青石陶瓷； 微生物载体。例 如：多孔的羟基磷灰石被应用于制造人造齿科材料、 人造骨等。 !" $ 用作建筑材料 由于多孔陶瓷具有轻质、 不易燃、 隔音隔热、 加工 性能及装饰性能好等特点，在建筑行业获得了广泛的 应用。具有闭口气孔的可作为内外墙、地板和天花板 贴面、 冷库的隔热层， 也可用作水上漂浮材料； 具有开 孔的可作为音乐厅、广播室的贴面吸音材料，利用其 粗糙表面还可作为磨具使用 。
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#
多孔陶瓷材料的制备工艺
多孔陶瓷材料的特性主要指标为气孔率、孔径大
小与分布、平均孔径和渗透能力。但在多孔陶瓷的研 制过程中， 要控制孔径的大小、 形状、 数量和气孔的均 匀分布则有一定的难度。选择适当的方法和工艺是制 备多孔陶瓷的重要环节。目前，多孔陶瓷制备的工艺 主要有以下几种。 !" ! 有机泡沫浸渍工艺 该工艺利用有机泡沫体具有开孔的三维网状骨 架结构，将制好的料浆均匀地浸渍到有机泡沫体中， 经干燥后烧掉有机泡沫载体，留下泡沫的网格化结 构。整个工艺与陶瓷浆料的配方关系很大，即要求料 浆与有机物泡沫具有很好的相容性，同时又要具备优 良的结构性能，以使制品具有高强度。利用该工艺能 制备出高强度、高气孔率的制品，但其制品形状易受 限制且密度不易控制 . !/ 4 0 。 该工艺关键步骤在于有机泡沫体浸渍浆料的成 型。有机泡沫浸渍料浆后， 需除去多余浆料， 且要保证 网络孔壁上的浆料分布均匀及减少堵孔。该步骤对成 品的气孔率均匀分布和力学性能的优化起到重要作 用。同时为了保证制品质量，所选用的泡沫既不能污 染陶瓷体又要使其分解温度低于陶瓷体的烧成温 度。此外， 泡沫必须有一定的亲水性和足够的回弹性， 使其能够与陶瓷料浆紧密结合且在多余料浆挤出后 能恢复原状 . 4 0 。 !" # 挤出成型工艺 挤 出成型简要 工艺流程为 ：
摘
要：综述了多孔陶瓷的类型、 性能、 制备工艺及其在工业中的应用， 并对多孔陶瓷的研究与应用做了展望。
关键词：多孔陶瓷；性能；制备工艺；应用
Байду номын сангаас
多孔陶瓷又称为气孔功能陶瓷，它是指具有一定 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 （气孔率可高 气孔 . #/ $ 0 。多孔陶瓷具有均匀分布的微孔 达 (%1 + *%1 ） 、 体积密度小、 比表面积大、 对液体和 气体介质有选择的透过性、较好的能量吸收或阻压特 性以及优良热、 电、 磁、 光、 化学等功能。因其本身独有 的耐高温、耐腐蚀等优异特性，使多孔陶瓷在熔融金 属过滤、催化剂载体、汽车尾气净化和吸音降噪等传 统领域以及传感器、生物材料、航天材料等新兴领域 得到广泛应用。 多孔陶瓷的种类繁多，几乎目前研制生产的所有 陶瓷材料均可通过适当的工艺制成陶瓷多孔体。根据 孔径大小可分为
%#&
气孔率为 ()* 0 (,* ，抗弯强度大于 ’)123，孔径小 于 +() !$ 的系列孔径高强度多孔陶瓷过滤材料。 !" ( 冷冻干燥法 该方法是由英国人 456637859 于 #"#! 年发明的， 其原理是在陶瓷料浆冷冻的同时，控制晶体冰单向生 长，在低压条件下进行干燥处理，使溶剂冰升华而排 出， 坯体中形成定向排布的孔结构， 之后进行烧结。该 工艺的特点是坯体烧成收缩小、烧成控制简单、孔结 构可设计性强、制品机械强度相对较好。 :3;3<=;;> ， ?=;373@3 等以水为溶剂，制备出同时含有宏观气孔和 微观气孔的复合孔结构氧化铝陶瓷 % # & 。制备过程中对 环境无污染，因此，在当今可持续发展的经济环境下 具有良好的应用前景。 !" ) 利用纤维制得多孔结构 该方法利用纤维的纺织特性与纤细形态等形成 - # . 有序编织、 气孔。气孔形成方式有 ’ 种： 排列形成 - 3 . 将纤维织布 - 或成 的。该方法又可具体分为 ’ 种： 纸 . 折叠成多孔结构， 所制多孔陶瓷通常孔径较大， 结 - A . 三维编织 % " & ， 构类似于挤压成型得到的多孔陶瓷； 这 种三维编织为制备气孔率、 孔径、 气孔排列、 形状高度 可控的多孔陶瓷提供了可能 B - ’ . 无序堆积或填充， 通 常将纤维随意堆放，由于纤维的弹性和细长结构，会 互相架桥形成气孔率很高的三维网络结构，将纤维填 充在一定形状的模具内，可形成相对均匀，具有一定 形状的气孔结构，添加粘结剂后，再经高温烧结固化 就可得到气孔率很高的多孔陶瓷。
主要有： 碳化钙、 氢氧化钙、 硫化物、 硫酸盐、 双氧水和 聚氨脂塑料等。发泡工艺与有机泡沫浸渍工艺相比， 其优点是容易控制制品的形状、成分和密度，特别适 合于闭气孔陶瓷材料的制造，其缺点是对原料要求较 高， 工艺上不易控制 % + & 。 !" % 溶胶 & 凝胶工艺 该方法是制造多孔陶瓷的新工艺，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 留下的小气孔，形成可控多孔结构。制备过程是以金 属醇盐及其化合物为原料，在一定的介质和催化剂作 用下， 进行水解缩聚反应， 使溶液由溶胶变成凝胶， 再 经干燥、 热处理而得到多孔制品。 !"
’
多孔陶瓷的应用
多孔陶瓷材料由于其独特的多孔结构，使其具有
现 现 代 技 术 陶 瓷 现代 代技 技术 术陶 陶瓷 瓷 !&&’ 年第 % 期 ( 总第 #&) 期 *
/& 均匀， 产生的气孔分布也就越均匀。王连星 % # ， 等制得
作是核心技术。该工艺制备的多孔陶瓷适于用作汽车 尾气净化器的载体。 !" # 添加造孔剂工艺 该工艺原理是：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且在高温下燃烬或 挥发， 从而在陶瓷体中留下孔隙。造孔剂颗粒的形状、 大小决定了多孔陶瓷材料气孔的形状和大小。在骨料 和造孔剂颗粒尺寸一定的条件下，随造孔剂含量的增 加，显气孔率随之增大，而体积密度与抗压强度则随 之减小。值得注意的是虽然在普通陶瓷制备工艺中， 通过调整烧结温度和时间，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，而烧结温度太低又无法满足强度需 求。采用添加造孔剂的方法则可避免普通陶瓷制备工 艺的缺点，使烧结制品既具有高的气孔率又有较好的 强度。 造孔剂的种类有无机和有机 ’ 类 % ( & ： 无机造孔剂 有： 碳酸铵、 碳酸氢铵、 氯化铵等高温可分解的盐类以 及煤粉、 碳粉等； 有机造孔剂主要是天然纤维、 高分子 聚合物和有机酸， 如： 聚甲基丙烯酸甲脂、 聚乙烯醇缩 丁醛、 甲基纤维素、 硬脂酸、 尿素等。 利用该工艺可以制得形状复杂、气孔结构各异的 多孔陶瓷制品，但其缺点是制品气孔率一般低于 且气孔分布均匀性差。与普通的陶瓷工艺相比， ()* ， 这种工艺关键在于造孔剂种类和用量的选择 % ( & 。 !" $ 发泡法 发泡工艺是向陶瓷组分中添加有机或无机化学 物质， 通过化学反应等产生挥发性气体， 产生泡沫， 经 干燥和烧结制得多孔陶瓷 。用作发泡剂的化学物质
配 料 $ 混 合 $ 挤压成形 $ 干燥 $ 烧结 $ 成品
： 粗气孔多孔陶瓷 ) 大于 (%%!2 , ， 大
气孔多孔陶瓷 ) #%% + (%% !2 , 、 中气孔多孔陶瓷 ) #% + 小气孔多孔陶瓷 ) # + #% !2 , 、 细气孔多孔陶 #%% !2 , 、 （%- # + # !2） 及微气孔多孔陶瓷。其中微气孔多孔 瓷 （小于 $32） （$ + 陶瓷又可分为： 微孔陶瓷 、 介孔陶瓷 根据成孔方法和孔隙 和宏孔陶瓷 ) 大于 (%32 , 。 (%32） 结构的不同，多孔陶瓷可分为粒状陶瓷烧结体、泡沫 )#, 高 陶瓷和蜂窝陶瓷。根据所选材质不同， 可分为： ) $ , 刚玉质材料； ) ! , 碳化硅质材料； 硅质硅酸盐材料； ) 4 , 石英质材料； ) ( , 堇青石、 ) & , 玻璃质 钛酸铝材料； ) " , 其它材质。另外， 材料； 多孔陶瓷就微孔结构形式 可分为 $ 种，即闭气孔结构 ) 是指陶瓷材料内部微孔 分布在连续的陶瓷基体中 / 孔与孔之间相互分离 , 和 ) 5 , 内部孔 开口气孔结构。开口气孔结构又具体分为： ) 6 , 一边开口 / 另一边闭口形成不 与孔之间相互连通； 连通气孔 . !/ 4 0 。