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1、無機材料物理性能結(jié)課論文多孔陶瓷的制備與應(yīng)用院別資源與材料學(xué)院專業(yè)材料科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)號8100138姓名王娟2013年6月2日無機物理材料性能（結(jié)課論文）第10頁多孔陶瓷的制備與應(yīng)用摘要多孔陶瓷材料是一類重要的陶瓷材料，由于其特有的三維多孔結(jié)構(gòu)使其具有高孔隙率、良好的化學(xué)穩(wěn)定性、小體積密度及低導(dǎo)熱性等特點，從而被廣泛應(yīng)用于眾多領(lǐng)域。本文介紹了多孔陶瓷材料的幾種傳統(tǒng)制備方法和幾種新工藝，同時闡述了各種制備方法的特點，并介紹了多孔陶瓷的應(yīng)用，指出了今后多孔陶瓷的發(fā)展趨勢和發(fā)展前景。關(guān)鍵詞：多孔陶瓷，制備，新工藝，
2、應(yīng)用無機物理材料性能（結(jié)課論文）第10頁目錄1前言12多孔陶瓷的制備方法12.1多孔陶瓷傳統(tǒng)的制備工藝12.1.1擠壓成型22.1.2添加造孔劑22.1.3有機泡沫浸漬法22.1.4發(fā)泡法32.1.5顆粒堆積工藝32.2多孔陶瓷新的制備工藝32.2.1離子交換工藝32.2.2冷凍干燥工藝42.2.3溶膠-凝膠工藝42.2.4利用纖維制得多孔結(jié)構(gòu)工藝42.2.5自蔓延高溫合成(SHS)工藝53多孔陶瓷的應(yīng)用53.1建筑材料53.2催化劑載體53.3過濾分離器63.4生物醫(yī)學(xué)材料63.5航天透波材料64結(jié)語6無機物
3、理材料性能（結(jié)課論文）第10頁無機物理材料性能（結(jié)課論文）第10頁1前言多孔陶瓷又稱為氣孔功能陶瓷，它是指具有一定尺寸和數(shù)量的孔隙結(jié)構(gòu)的新型陶瓷材料。在材料成形與高溫?zé)Y(jié)過程中，內(nèi)部形成大量彼此相通或閉合的氣孔[1.2]。多孔陶瓷的種類繁多，其分類也有多種方法。按孔徑大小分類可分為：微孔陶瓷(孔徑小于2nm)、介孔陶瓷(孔徑介于2~50nm)和宏孔陶瓷(孔徑大于50nm)3類[3]；按孔的形狀結(jié)構(gòu)分類可分為：粒狀陶瓷燒結(jié)體、泡沫陶瓷和蜂窩陶瓷3種；按孔隙之間關(guān)系分類可分為：閉氣孔和開氣孔2種。多孔陶瓷具有低密度
4、、高滲透率、抗腐蝕、良好的隔熱性能、耐高溫和使用壽命長等優(yōu)點，是一種新型功能材料。多孔陶瓷具有均勻分布的微孔、體積密度小、比表面積大、對液體和氣體介質(zhì)有選擇的透過性、較好的能量吸收或阻壓特性以及優(yōu)良熱、電、磁、光、化學(xué)等功能。因其本身獨有的耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)異特性，使多孔陶瓷在熔融金屬過濾、催化劑載體、汽車尾氣凈化和吸音降噪等傳統(tǒng)領(lǐng)域以及傳感器、生物材料、航天材料等新興領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。2多孔陶瓷的制備方法多孔陶瓷材料的特性主要指標為氣孔率、孔徑大小與分布、平均孔徑和滲透能力。但在多孔陶瓷的研制過程中，要控制孔
5、徑的大小、形狀、數(shù)量和氣孔的均勻分布則有一定的難度。選擇適當?shù)姆椒ê凸に囀侵苽涠嗫滋沾傻闹匾h(huán)節(jié)。2.1多孔陶瓷傳統(tǒng)的制備工藝目前廣泛應(yīng)用的多孔陶瓷大部分由傳統(tǒng)方法制備的，這些制備方法比較成熟。多孔陶瓷傳統(tǒng)的制備方法有擠壓成型，顆粒堆積法，發(fā)泡法，有機泡沫浸漬法，添加造孔劑等，下面將簡要的介紹幾種方法。無機物理材料性能（結(jié)課論文）第10頁2.1.1擠壓成型擠出成型簡要工藝流程為：配料→混合→擠壓成形→干燥→燒結(jié)→成品該工藝制成的多孔陶瓷氣孔尺寸、形狀、孔隙率均勻，適宜批量生產(chǎn)，但該工藝的缺點是難以制得孔徑小于1
6、mm的制品[4]。在生產(chǎn)過程中，擠出成型模具的制作是核心技術(shù)。該工藝制備的多孔陶瓷適于用作汽車尾氣凈化器的載體。2.1.2添加造孔劑該工藝通過在陶瓷配料中添加造孔劑，利用造孔劑在坯體中占據(jù)一定的空間，然后經(jīng)過燒結(jié)，造孔劑離開基體而成氣孔來制備多孔陶瓷。造孔劑顆粒的形狀、大小決定了多孔陶瓷材料氣孔的形狀和大小。雖然在普通陶瓷制備工藝中，通過調(diào)整燒結(jié)溫度和時間，可以控制燒結(jié)制品的氣孔率和強度，但對于多孔陶瓷，燒結(jié)溫度太高會使部分氣孔封閉或消失，而燒結(jié)溫度太低又無法滿足強度需求。采用添加造孔劑的方法則可避免普通陶瓷制
7、備工藝的缺點，使燒結(jié)制品既具有高的氣孔率又有較好的強度。利用該工藝可以制得形狀復(fù)雜、氣孔結(jié)構(gòu)各異的多孔陶瓷制品，但其缺點是制品氣孔率一般低于50%，且氣孔分布均勻性差。與普通的陶瓷工藝相比，這種工藝關(guān)鍵在于造孔劑種類和用量的選擇[5]。2.1.3有機泡沫浸漬法該工藝利用有機泡沫體具有開孔的三維網(wǎng)狀骨架結(jié)構(gòu)，將制好的料漿均勻地浸漬到有機泡沫體中，經(jīng)干燥后燒掉有機泡沫載體，留下泡沫的網(wǎng)格化結(jié)構(gòu)。整個工藝與陶瓷漿料的配方關(guān)系很大，即要求料漿與有機物泡沫具有很好的相容性，同時又要具備優(yōu)良的結(jié)構(gòu)性能，以使制品具有高強度。
8、利用該工藝能制備出高強度、高氣孔率的制品，但其制品形狀易受限制且密度不易控制。該工藝關(guān)鍵步驟在于有機泡沫體浸漬漿料的成型。此外，泡沫必須有一定的親水性和足夠的回彈性，使其能夠與陶瓷料漿緊密結(jié)合且在多余料漿擠出后能恢復(fù)原狀。無機物理材料性能（結(jié)課論文）第10頁2.1.4發(fā)泡法發(fā)泡工藝是在陶瓷組分中添加有機或無機化學(xué)物質(zhì)，在處理期間形成揮發(fā)性氣產(chǎn)生泡沫，經(jīng)干燥和燒成制成多孔陶瓷，包括網(wǎng)眼型
