泡沫陶瓷的制備工藝與研究進展

1、泡沫陶瓷的制備工藝與研究進展泡沫陶瓷的制備工藝與研究進展摘要：摘要：泡沫陶瓷具有透過性好，比表面積大，密度小，耐高溫及耐腐蝕性強等優(yōu)點。本文著重對泡沫陶瓷的傳統(tǒng)制備工藝和新興的制備工藝進行了闡述，介紹了泡沫陶瓷的應(yīng)用領(lǐng)域，并對目前泡沫陶瓷的研究進展和趨勢進行了簡介。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：泡沫陶瓷制備工藝研究進展ABSTRACT:Ceramicfoamshavemanygoodpropertieslikegoodpermeabilitylarg

2、esurfaceratiolowdensityhightemperatureresistancegoodcrosionresistance.Thearticleemphaticallyelabatestraditionalpreparationproceduresthelatestpreparationproceduresofceramicfoams.Italsointroducestheapplicationareasofcerami

3、cfoams.Finallyitmakesabriefintroductionofcurrentresearchprogresstendency.KEYWDS:ceramicfoampreparationprocedureresearchprogress1引言引言自1978年美國發(fā)明了利用氧化鋁、高嶺土等陶瓷料漿成功研制出泡沫陶瓷，用于鋁合金鑄造過濾之后，英、日、德、瑞士等國家競相開展了研究，生產(chǎn)工藝日益先進，技術(shù)裝備越來越向機械化、自

4、動化發(fā)展，已研制出多種材質(zhì)，適合于不同用途的泡沫陶瓷過濾器，如氧化鋁、氧化鋯、碳化硅、氮化硅、硼化物等高溫泡沫陶瓷，產(chǎn)品已系列化、標準化，形成了一個新興產(chǎn)業(yè)，我國在20世紀80年代初開展泡沫陶瓷研究工作。近20年來，先后有十幾家科研機構(gòu)和廠家報道了泡沫陶瓷制品的研究。但是我國的泡沫陶瓷從整體技術(shù)水平上與國外相比還有一定的差距。泡沫陶瓷具有透過性好，比表面積大，密度小，開口氣孔率高，耐高溫及耐腐蝕性強等優(yōu)點，而被廣泛地應(yīng)用于熔融金屬過濾、

5、隔熱材料、催化劑載體和吸音降噪等傳統(tǒng)領(lǐng)域以及傳感器、環(huán)境材料、生物材料等新興領(lǐng)域。泡沫陶瓷一般可以分為兩類，即開孔(網(wǎng)狀)陶瓷材料以及閉孔陶瓷材料，這取決于各個孔穴是否具有固體壁面。如果形成泡沫體的固體僅僅包含于孔棱中，則稱之為開孔陶瓷材料，其孔隙是相互連通的；如果存在固體壁面，則泡沫體稱為閉孔陶瓷材料，其中的孔穴由連續(xù)的陶瓷基體相互分隔。但大部分泡沫陶瓷既存在開孔孔隙又存在少量閉孔孔隙。一般來說孔隙的直徑小于2nm的為微孔材料；孔隙在

6、2～50nm之間的為介孔材料；孔隙在50nm以上的為宏孔材料[16]。2泡沫陶瓷的傳統(tǒng)制備工藝泡沫陶瓷的傳統(tǒng)制備工藝2.12.1添加造孔劑工藝添加造孔劑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)，造孔劑離開基體而形成氣孔來制備泡沫陶瓷。[7]用這種方法可以粘度迅速增加，從而穩(wěn)定了已經(jīng)產(chǎn)生的氣泡，有利于發(fā)泡。納米級的微孔陶瓷材料，氣孔分布均勻，現(xiàn)已成為無機分離膜制備工藝中最為活躍的研究領(lǐng)域。如表1所示為

7、幾種泡沫陶瓷制備工藝的比較[11]。表1幾種泡沫陶瓷制備工藝的比較成型工藝孔徑氣孔率%優(yōu)點缺點應(yīng)用實例添加造孔劑工藝10?m～1mm0～50采用不同的成型方法，可制得形狀復雜的制品可制備各種氣孔結(jié)構(gòu)的多孔制品氣孔分布均勻性差，不易制得高氣孔率制品一般過濾器催化劑支持體發(fā)泡工藝10?m～2mm40～90特別適合制備閉氣孔制品，氣孔率大，強度高對原料要求高，工藝條件不易控制輕質(zhì)建材保溫材料有機泡沫浸漬工藝100?m～5mm70～90能夠制備

8、高氣孔率制品，試樣強度好不能制造小孔徑閉氣孔的制品，制品形狀受限，制品成分密度不易控制金屬熔體過濾器溶膠凝膠工藝2～100mm0～95適于制備微孔陶瓷，制備薄膜材料，氣孔分布均勻原料受限制，生產(chǎn)率低，制品形狀受限制微孔分離膜3泡沫陶瓷的新興制備工藝泡沫陶瓷的新興制備工藝3.13.1凝膠注模工藝凝膠注模工藝美國橡樹嶺國家實驗室首次提出了凝膠注模工藝(Gelcasting)，它是一種被廣泛應(yīng)用的新型成型方法。這種新的成型技術(shù)采用非孔模具，利