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多孔陶瓷制备及应用

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

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。

多孔陶瓷膜制备技术研究进展

多孔陶瓷膜制备技术研究进展
4卷 第1期 第6 0 1 3年1月 2
化 工 学 报 I E S C J o u r n a l C
o l . 6 4 N o . 1 V a n u a r 0 1 3 J 2 y
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:P A b s t r a c t o r o u s c e r a m i c m e m b r a n e h a s b e e n w i d e l u s e d i n a n d c h e m i c a l i n d u s t r i e s d u e t o i t s e t r o l e u m y p ,m , , s t a b i l i t e c h a n i c a l s t r e n t h, r e s i s t a n c e t o a c i d a n d a l k a l i t h e r m a l s t a b i l i t a n d s o o n . T h e c h e m i c a l y g y r e a r a t i o n t e c h n i u e s o f c e r a m i c m e m b r a n e a r e t h e e s s e n t i a l o f i t s c o mm e r c i a l i z a t i o n . A o r o u s a r t s p p q p p i n t e c h n i u e s o f c e r a m i c m e m b r a n e s c a n b e a c h i e v e d b b r e a k t h r o u h r e a r a t i o n o r o u s r e c i s e l q y g p p p p y , h e i c r o s t r u c t u r e w h i c h s r i t i c a l n m r o v i n v e r a l l f e r a m i c e r f o r m a n c e c o n t r o l l i n m i c i i p o c p g g t o m e m b r a n e s . T h e a d v a n c e i n t h e a s t t e n e a r s i n t h e t e c h n i u e s t o l o w e r t h e c o s t o f c e r a m i c m e m b r a n e s a n d p y q , e r m e a b i l i t r e a r e m e m b r a n e s w i t h h i h i h s e l e c t i v i t i s r e v i e w e d . T h e t r e n d o f f u t u r e d e v e l o m e n t p y h p p g g y p a n d t h e b o t t l e n e c k r o b l e m o f c e r a m i c m e m b r a n e s a r e a l s o d i s c u s s e d . p : ; ;m K e w o r d s r e v i e w; c e r a m i c m e m b r a n e s r e a r a t i o n t e c h n i u e s i c r o s t r u c t u r e p p q y

多孔陶瓷材料的制备与表征研究

多孔陶瓷材料的制备与表征研究

多孔陶瓷材料的制备与表征研究一、引子:多孔陶瓷材料是具有许多孔隙结构的特殊材料,广泛应用于过滤、吸附、催化等领域。

本文旨在探讨多孔陶瓷材料的制备方法和表征技术。

二、制备方法:1. 泡沫陶瓷材料泡沫陶瓷材料是一种具有高度结构有序和孔隙连通的多孔材料,制备方法多样。

一种常见的方法是以聚合物泡沫为模板,采用浇注、喷涂等方法制备泡沫预体,然后经过热解和烧结得到陶瓷材料。

2. 模板法模板法是一种常见的多孔陶瓷制备方法,通过采用不同孔隙大小的模板,可以制备出不同孔径的陶瓷材料。

常用的模板包括聚苯乙烯微球、树脂珠等,将模板与陶瓷原料混合,烧结后,通过溶解或者燃烧去除模板,从而得到多孔陶瓷材料。

3. 发泡法发泡法是一种常用的制备多孔陶瓷材料的方法,通过在陶瓷浆料中加入气泡剂,使其在烧结过程中发生气泡膨胀,形成孔隙结构。

发泡法制备的多孔陶瓷材料孔隙布局均匀,孔径可调。

4. 真空浸渍法真空浸渍法是一种制备高度有序多孔陶瓷材料的方法。

首先制备出二氧化硅或其他陶瓷材料的溶胶,然后将其浸渍到特殊的介孔硅胶膜上,经过多次浸渍和热解处理,最终得到孔径可调的多孔陶瓷材料。

三、表征技术:1. 扫描电子显微镜(SEM)SEM可以观察到材料的表面形貌和孔隙结构。

通过SEM图像可以评估多孔陶瓷材料的孔径分布、孔隙连通性等,并可以对制备方法进行优化改进。

2. 氮气吸附-脱附法(BET)BET技术可以用来测定纳米孔隙的孔径和比表面积。

通过测定材料在吸附和脱附过程中氮气的吸附量,可以计算出材料的比表面积和孔隙体积。

3. 压汞法压汞法是一种测量材料孔隙结构及孔隙分布的方法。

利用孔隙的连通性,通过施加不同的压力,测定压汞的饱和和释放曲线,从而得到材料的孔隙直径和孔隙分布。

4. X射线衍射法(XRD)XRD可以通过分析材料的衍射谱来确定多孔陶瓷材料的结晶相、晶粒尺寸等信息。

结合其他表征技术,可以评估材料的热稳定性和晶格缺陷等特性。

结语:多孔陶瓷材料的制备和表征是一个复杂而重要的领域。

SiC多孔陶瓷的研究进展

SiC多孔陶瓷的研究进展

SiC 多孔陶瓷的研究进展章林3 曲选辉 段柏华 何新波(北京科技大学材料科学与工程学院,北京 100083)摘 要: SiC 多孔陶瓷具有耐高温、耐腐蚀、抗热震等优点,在冶金、化工、环保和能源等领域有广阔的应用前景。

本文综合评述了SiC 多孔陶瓷的制备技术及其性能;详细阐述了各种制备方法的原理、主要的影响因素和存在的问题;介绍了三个评估多孔陶瓷性能的模型;最后指出了SiC 多孔陶瓷的发展方向和应用前景。

关键词:碳化硅;多孔陶瓷;制备技术;模型Progress in research on porous silicon carbideZhang Lin ,Q u X u anhui ,Du an Bohu a ,H e Xinbo(School of Materials Science and Engineering ,University of Science and T echnology Beijing ,Beijing 100083,China )Abstract :Porous SiC ceramic has numerous applications such as catalyst supports ,hot -gas or molten -metal filters because of its good thermal -shock resistance ,excellent mechanical and chemical stability at elevated temperature 1The synthesis methods and their properties were introduced 1The principle of the fabrication process ,important factors and the main problems were investigated in detail 1Three kinds of models were introduced to predict the properties of the porous ceramic 1At last ,the research interests in the future were discussed 1K ey w ords :silicon carbide ;porous ceramic ;fabrication ;modelling3章林(1980-),男,博士研究生。

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

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-凝胶法制备的多孔陶瓷气孔大多是开气孔,这类气孔相互贯通,且与外界连通,极大多数的开气孔都是弯弯曲曲的。

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

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。

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Abstract: Som e features of porous ceram ics m aterials w ere introduced. The new developm ent and theo ries of the preparat ion of porous ceram ics m ateria ls in Ch ina and aboard in recent years w ere summ arized. T he preparation of porous ceram ics m aterials, especially the selection of raw m aterials, the m olding process and pore- form ing process w ere ana lyzed. T he app lications o f porous ceram ics m a terials in the fields o f filtration, cata lys,t sound absorption and insulation w ere also inc luded.
( 2) 粉煤灰质陶瓷材料 粉煤灰 的主 要成分 是 A l2 O3 和 S iO 2, 与制 作陶 瓷的粘 土类 原料相近, 粉煤 灰的 缺陷在 于成 型性差。 熊林 [ 6] 制 得了气 孔率 41 52% , 体积密度 1 14g /cm3, 吸水 率 36 38% 的 粉煤 灰基 多孔 陶瓷。 ( 3)淤泥质陶瓷材料 淤泥基本由细小粉 粒状 颗粒 组成, 粘 结性 强、可塑 性高、易 于成型。但是由于水 底地理 位置 的差 异和水 流状 态的 不同, 淤 泥在深度和广度方 向上 的化学 成分 有较大 波动, 对 于产品 性能 将会有较大影响, 故必 须考虑 进行 预处理 或添 加添 加剂以 降低 化学成分波动带来的不良影响 [7] 。 ( 4)硅藻土质陶瓷材料 硅藻土物理化学性能稳定、无毒, 能 形成高 度渗透 性的过滤
* 基金项目: 国家大学生创新性实验计划项目 ( LA 09016 )。 通讯作者: 钟宏 ( 1961- ) , 男, 博士, 教授。 E - m ai:l zhonghongcsu@ 163. com
12
广州化工
2010年 38卷第 7期
层, 故能截留各种杂质微粒, 使 滤液达到 高度澄清。苏 雪筠等 [8] 以硅藻土为主要原料 , 天然有机细粉 为造孔剂, 水玻 璃为高 温粘 合剂, 经半干压成型、常 规烧成, 制 出了 性能优 良的 硅藻 土多 孔 陶瓷。
( 4)致孔剂 加入致孔剂是 为了 提高陶 瓷的 气孔 率、扩 大比 表面 积。致
孔剂主要有天然有 机细 粉、煤粉、石 灰石、白 云石、烧 沸石、珍 珠 岩、浮石等。一般来讲, 增加致孔剂 的用量可 以提高 陶瓷的 气孔 率, 但是会引起 陶 瓷强 度下 降, 因 此必 须 控制 致孔 剂 的添 加 比 例。以石灰 石 和 白云 石 作 致 孔剂 时, 在 煅 烧过 程 分 解 生 成 的 CaO 和 M gO 具有助熔作用, 如果 在煅烧 温度过 高、时间 过长, 会 与原料中的部分物质 形成玻璃相, 填 充部分已形 成的气 孔, 降低 陶瓷的气孔率 [ 9]。
用致孔剂在胚体中占据一定体积, 煅烧过 程中致孔 剂分解, 从而 形成孔隙的一种工艺, 致孔剂法工艺简单, 可以 制造结 构复杂的 多孔陶瓷材料, 是较 为常见的一种 生产工 艺。 G rego rov 等 [ 14] 利 用罂粟种子和 马 铃薯 淀粉 作 致孔 剂制 备 出具 有孔 梯 度结 构的
K ey w ord s: porous ceram ics m aterials; preparation; app lication; progress
多孔陶瓷也称为 气孔功能陶瓷, 是 一种经高 温烧成、在 成形 与烧结过程中于材料 体内形成大量彼此相 通或闭合 气孔的 新型 陶瓷材料。由于多孔陶瓷材料 具有气孔率 高、透 气阻力 小、化学 性质稳定、再生性能好以及耐高温、高压、耐化学 腐蚀、绿色 环保 等优点, 近年来得到 了迅 速的发 展, 已被广 泛应 用于 过滤、净 化 分离、催化剂载体、吸声、减震、保 温材料、生物材 料、传感器 材料 以及航空航天材料等 领域 [ 1- 3] 。
A l2 O3 多孔 陶 瓷, 其 总 气孔 率 达 37 6% 左 右, 开 口 气孔 率 可达 32 4% 左右, 86% 以上的气孔为开口气孔。
( 2)颗粒堆积法 颗粒堆积法也称骨 料堆 积法 或固态 烧结 法, 该方 法是 以微 细粉体为主要原料, 利用微细粉体易于烧 结的特点, 在 高温时生 成液相并使其相互连接起来。此种方 法往往需 要在原 料中加入 助熔剂和粘 结剂, 并且 成孔 率 不高。 D eng 等 [ 15] 以 平均 粒 径为 0 028 m, 含 3% (摩尔 百分比 ) Y2 O3 的 Z rO2 粉体 T Z - 3Y 为原 料, 压制成坯后在空 气中于 1100 ~ 1500 烧结得 到 Z rO2 多孔 陶瓷。 T ulyaganov 等 [ 16] 以氧化铝、菱 镁矿石 粉、高岭土 为基本原 料, 以碱土金属 - 铝硅 酸盐为 助熔 剂制得 具有 孔梯 度的堇 青石 基多孔陶瓷, 且其 孔隙 结构可 通过 改变烧 结时 的升 温速率 进行 有效调节。
组成, 其主要缺陷是产品颗粒强度低 、粒径 差别大、需重 新分级、 不能实现闭路循环生产 [ 9]。双向循环 分级回转 式成球机具 有双
向循环的返料装置, 实现成球、增强、筛 分一体化 , 实 现了成 球生 产的均衡性、连续性和高效性, 能很好的满足工业造粒的要求。
( 3)挤压成型法 挤压成型法是制 备多 孔陶 瓷材料 较为 常用 的一 种方 法, 适 宜批量生产, 但是要求原料有较大的 塑性。 Chen 等 [ 11] 采用 高岭 土和氧化铝为基本原 料, 以多种有机 物为粘结剂 , 经 单螺杆 挤出 机挤出形成管状 坯料, 后经 干燥 脱水 和高温 烧结 制备出 高岭 土 基多孔陶瓷。
( 3)物理 和化 学性 质 稳定。 多孔 陶瓷 材 料可 以耐 酸、碱 腐 蚀, 也能够承受 高温 、高压, 自 身 洁净 状 态好, 不会 造 成二 次 污 染, 是一种绿色环保的功能材料。
( 4)过滤精度高 , 再生性能好。用作过滤材 料的多孔陶 瓷材 料具有较窄的孔 径分 布范围 和较 高的气 孔率 与比 表面积, 被 过 滤物与陶瓷材料充分 接触, 其中的悬 浮物、胶体物及 微生物 等污 染物质被阻截 在过滤 介质 表面或 内部, 过 滤效 果良 好。多孔 陶 瓷过滤材料经过 一段 时间的 使用 后, 用气体 或者 液体进 行反 冲
2 1 2 添加剂 ( 1)助熔剂 陶瓷助熔剂的主 要作用是降低烧成温 度, 增 加液相, 扩 大烧
成范围, 提高坯体 的力学 强度 和化学 稳定 性。常用 的助 熔剂 有 长石、珍珠岩、滑石、蛇纹石、硅灰石、石灰石、白云 石等。
( 2)增塑剂 陶瓷增塑剂主要 作用 是提 高陶瓷 坯体 的整 体塑 性, 保证 坯 体具有一定的 强度, 使坯 体在 烧成前 保持 原有 形状。常 用的 增 塑剂有粘性土、木节土、球土等 。
( 4)凝胶注模法
凝胶注模工艺利用 有机 单体 的化学 反应, 使 得陶 瓷浆 料原 位凝固形成坯体, 可获 得微 观均匀 性好、强度 较高 、便 于加 工的 素坯。 Sepu lveda[ 12] 使用该工艺制备 的多 孔氧化 铝陶 瓷, 弯曲强 度高达 26M P a, 孔隙率高达 90% 。
( 5)生物模板法 生物模板法利用天然生物材料或 模拟生物 材料本 身的组织
2 2 制备工艺流程
多孔陶瓷材料的 生产工艺一般由粉磨、成型 及成孔、烘 干和 锻烧几部分组成, 成型和成孔工艺是 制备多孔陶 瓷材料 的关键, 下面进行详细介绍。 2 2 1 成型工艺
( 1)手工搓球成 型法 手工搓球成型法 是一 种较 为传统 的球 形陶 瓷制 备工 艺, 它 不需要专门的设 备, 工艺 简单, 但难 以控制 成球 形状 和大 小, 工 作效率低, 一般适于进行试 验研究 和小批 量生产。 吴建峰 等 [ 10] 以手工搓球的方 法制 备了体 积密 度可控, 性 能优 异的可 用于 水 处理的多孔陶瓷滤料 。
( 3)粘结剂 粘结剂是指为了 提高坯体的强度或防 止粉末偏 析而添 加到 陶瓷坯料中的具有粘 结作用的添加剂。粘 结剂一般 选择易 于在
烧结前或烧结过程除 掉的物质, 如淀 粉、石 蜡、羧 甲基纤 维素、聚 乙烯醇等。水玻璃 具有 较好的 粘性, 水 分挥发 后留 下的 硅酸 钠 可以作为陶瓷的成分 , 所以也常被用作粘结剂。
结构, 来仿生制备遗 传其组织特点的多孔 陶瓷材料, 制 得的材料 具有优越的复杂分 级结 构和有 机 /无 机界 面特 性, 在高 温 材料、 骨骼移植材料和催化材料等方面具有较强的发展潜力 [ 13] 。
2 2 2 成孔工艺 ( 1)致孔剂法 致孔剂法是利用在 陶瓷 胚体 中添加 一定 比例 的致 孔剂, 利
( 2)成球机成型 法 成球机成型工艺 是工 业上 常用的 成球 工艺, 成 球设 备主 要 有成球盘成球机、单筒成球机和双向 循环分级回 转式成 球机等。 成球盘成球机设 备简 单, 操作方 便, 但成球 质量 难以 控制, 并 且 存在一定程度的污染 。单筒成 球机主要由 筒体和雾 化喷水 装置
关键词: 多孔陶瓷材料; 制备; 应用; 进展
R esearch Progress on Preparation and Application of P orous Ceram icsM aterials
OU P eng - f ei, WANG Shuai, ZHONG H ong, WU Shi- ting, TANG X in- yang ( College o f Chem istry and Chem ical Eng ineering, Cen tra l South Un iversity, H unan Changsha 410083, Ch ina)
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