多孔陶瓷的研究现状

陶瓷论文

21 0 2年第 1期第 3卷总第 2 5 9 2期

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多孔陶瓷的研究现状方春华，陶文亮( 1贵州大学化学与化工学院，贵州贵阳 50 0) I 50 3￡要】摘多孔陶瓷内于其优良的耐高温耐腐蚀瓣 i微生物侵蚀等性质近年来被快速应用于分离领域文章综述了多孔隧瓷的定义、耱类、制备工艺以及应用和最后对其的发展趋势进行展望 - -[关键词】多孔陶瓷；制备王艺{运用■一 。 …一。 - 一 ¨¨

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一 f 文章编号]解- 6 2l《一o9 2 l l 5 o2》O4— O 8 ( )1 0

R e e r h Pr g’ si r usCe a i e br ne s a c o r s n Po o r m cM m e a sFa g Ch h, a e in n un ua T oW nl g a

( o e e f h m cl n i ei, uz o nv r t G ia g5 0 0, h a C l g e ia E gn r g G i u ie i, uy n 5 0 3 C i ) l oC e n h U sy nAb t a t s r c:Re e ty e a s f t er a v n a e us p o ete n t ema,c e c la co i l gc lr ssa c s a d e s fc e n n,p r u e a c c n l,b c u e o h i d a t g o r p ris i h r l h mi a nd mi r b o o i a e it n e n a e o la i g o o s c r mi me r n sh v e ni c e sn l s d i e a ai n . ep p r e iw pe, e n t n p e a ai n a p i ai n dp o p c o p r u e a c . mb a e a eb e n r a i g yu e s p r t s Th a e v e t s d f i o, r p r t p lc t sa r s e￣ f o o sc r mis n o r y i i o o nK e w o d: o o sc r m i; p e rto e h oo y a p i ai n y r s p r u e a c rpaa i nt c n lg; p l t c o

多孔陶瓷材料是以气孔为主相的一类陶瓷材料…。其主要是利用材料中孔洞结构与材质相结合而具有的独特性质来达

到所需要的功能。该陶瓷具有热导率低、比表面积大、硬度高、耐磨损、 耐高温、抗腐蚀等优良性能。其应用遍及环保、能源、化工、生物、航空、电子及医用材料等多个领域；可作为过滤、分离、吸音、隔热、敏感材料、生物陶瓷及催化剂载体等，在国民经济发展中起到重要作用。正是由于其优良的性能及广泛应用，多孔陶瓷引起了材料科学界的极大兴趣得到了迅速的发展。 多孔陶瓷的种类繁多，根据多孔陶瓷材料的孔径尺寸大小可分为：微孔陶瓷仔L 2 m) J径< 、介孔陶瓷( m孔径< 0 m) i r 2< n 5、宏 n孔陶瓷仃L 5 m)径> 0 n;根据孔的结构特征可分为网孔型和泡沫型两大。根据其多面体在空间排列方式不同，可分为蜂窝状多孔】陶瓷和泡沫状多孔陶瓷。另外，还可以根据孔之间关系分类，可分为闭气孔和开气孔两种等。 ’

1有机泡沫浸渍工艺 . 2

1多孔陶瓷的制备工艺及机理目前，主要的几种多孔陶瓷制备工艺包括发泡工艺、挤出成型工艺以及有机泡沫浸渍工艺，这三种工艺制得的多孔制品分别被形象地称为泡沫多孔陶瓷、蜂窝多孔陶瓷和网眼多孔陶瓷 (图如

有机泡沫浸渍工艺是 Sh at a e在 16年发明的，有 cw r w l r z d 93用机泡沫浸渍陶瓷浆料，干燥后烧去有机泡沫，从而制成多孔陶瓷体。由于有机泡沫体是开孔的三维网状骨架结构，制好的料浆涂覆在泡沫体上，在烧掉有机泡沫后形成的孔隙呈网眼型。该工艺能制备出高强度、高气孔率的制品，但不能制造小孔径闭气孔制品，而且形状受限制，密度不易控制。为保证制品质量，选用泡沫的气化温度要低于陶瓷体的烧成温度，而且不会污染陶瓷体。 泡沫必须有一定的亲水性和足够的回弹性，能与陶瓷料浆紧密结合，能保证在多余料浆挤出后还能恢复原来形状。 1 . 3溶胶一凝胶工艺该方法是制造多孔陶瓷的新工艺，它是利用凝胶化过程中， 胶体粒子堆积和凝胶处理、热处理时形成可控多孔结构，来制备纳米级多孔陶瓷体的。如：利用该工艺制备氧化铝多孔陶瓷，与其它工艺比较，可进一步改善氧化铝多孔陶瓷孔径分布的

控制、 相变、纯度及显微结构，但该工艺的缺点是制品形状受到一定限制。 1水热一热静压工艺 . 4

1所示1_ I。 4

地津状多孔脚瓷

网眼状多孔碑瓷和蜂窝状多孔曲竞

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图 1多孔陶瓷Fi 1 Po o e a i s g. r usc rm c

水热一热静压工艺是在低于传统烧结温度下。过水作为压力传递介质制备陶瓷及多孔陶瓷的一新方法。日本成功地应用这种方法，将硅凝胶与质分数为 1%的水混合，置于高压釜中。压力 0为 1~ 0 a 0 5 ,温度为 3 0 MP 0,通过水蒸汽的挥发而制成多孔陶瓷， 所制得的材料体积密度为 O 8孔尺寸分布范围为 3~ 0 l。抗 . 8 O5 n其 n压强度高达 7 a 0 MP。通过整压力、温度和反应时间等参数，可以 得到所需的孔径、孔径分布、孔隙度以及比表面积网。 1 .冻干燥工艺 5冷冷冻干燥工艺的特点是将陶瓷浆料进行冷冻，使溶剂从液相变成固相，在干燥过程中，通过降压使固相冰直接升华成气相而让溶剂排出 .这样就留下了开口多孔结构。经烧结后可以得到多孔陶瓷。在冷冻过程中，在溶剂的形成方向可以实现单向控制。冰 因此，可以获得气孔呈定向排列的多孔结构。通过冷冻干燥制备工艺可以获得气孔率高于 9%的多孔陶瓷制品。且气孔率可以 O而 在较大范围内实现控制。水基浆料的使用形成了该工艺的一个最大优势就是环境友好。因为，其孔结构的形成是通过冷冻干燥过程中冰的升华来完成的。其释放出来的是气态，对环境不会造成任何污染。该工艺制备多孔陶瓷可通过改变浆料的固含量来调整材料的气孔率。1 l Cat g工艺 . Ge- si 6 - n

11挤出成型工艺 .

挤出成型工艺是制造多孔陶瓷采用最多的方法之一。它的工艺流程为：原料合成混合挤出成型干燥烧成成品。该工艺制成的多孔陶瓷体气孔尺寸、形状、孔隙率均匀，适宜批量生产，但难以制造小孑径制品是这项工艺的缺点。在生产过程中，挤出成型 L模具的制作是核心技术。目前，我国生产使用的蜂窝陶瓷挤出成型模具达到了 4 0孔/i 0 n 2的规格。而美国、日本已开发出 60 0 9

0孔的高密度、超薄型蜂窝陶瓷模具。 0

美国橡树岭国家实验室首次提出了凝胶注模工艺 ( e一 G1 C sn )它是一种被广泛应用的新型成形方法。种新的成形技 at g, i这术采用非孔模具，利用料浆内部或少量添加剂的化学反应作用从而使陶瓷料浆原位凝固形成坯体，获得具有良好微观均匀性和较高密度的素坯，从而显著提高材料的可靠性。Ge C sn l at g工艺 - i可以使悬浮体泡沫化而且能使液体泡沫原位聚合固化。作为制备多孔陶瓷的一种新型方法，悬浮体泡沫化是最价廉的；原位聚合固化所形成的素坯具有内部网状结构且强度较高。

[收稿日期] 2 1-00 0 11—9[简介]方春华 (95)作者 18.,男，贵州安顺人，硕士，工程师，主要研究方向为清洁能源技术。

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第 3卷总第 2 5 9 2期

表 1制备多孔陶瓷材料的常用工艺的比较 T b. Co ta to e r to po o sc r mi tras a 1 n rs fPrpaai nof r u e a cmae il c m m o l s dp o e s o ny u e r c s

滤膜管的初始通量达剑 145 L,定通量为】 0/ ., 2 .m/ h稳 m 05 m m2 h次性使用寿命为 4 1。 4 2 a 22多孔陶瓷在材料方面的运用 I 221保温隔热材料 . .多孔陶瓷具有较商的气孔率利较低的体导热系数，以， 这种材料具有很好的隔热保温效果。利用多孔陶瓷的这种特， 呵以将其用于各种防止热辐射的场合。达到保温节能的 …… 此处隐藏：5034字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……