对多孔陶瓷材料分析 -pg电子娱乐平台

对多孔陶瓷材料分析多孔陶瓷又称为多气孔功能陶瓷，是指具有一定尺寸和数量的孔隙结构的 新型陶瓷材料。其应用广泛，在工业产业中发挥着巨大作用。本文首先对多孔陶 瓷材料进行分析概述，其次详细探讨了多孔陶瓷材料的制备，以期对多孔陶瓷 材料的研究有所帮助。 标签：多孔陶瓷材料；制备；工艺 对多孔陶瓷材料分析多孔陶瓷，顾名思义是其内部由大量孔道交错连接，外表与里层结构一一 对应的无机盐材料，多数是在高温高压下反应而成。根据孔道不同的形状将其分 为三种：蜂窝陶瓷粒状陶瓷泡沫陶瓷。基于陶瓷材料较多的孔道，且相互 联通，导致其孔隙率较大，孔体积较大，较大的比表面积，再加上无机盐较高 的稳定性，稳定的化学与物理特性，使多孔无机盐的应用特别广泛，常见的有 催化剂载体、流体过滤装置、分离装置、吸附剂、人工制造器官等，尤其是耐火材 料、传感器装置。所以，多孔材料是当今的明星材料，科学家将目光集中于此， 笔者综合分析了近年来多孔陶瓷的研究情况。 多孔陶瓷材料的制备2.1 挤压成型法 多孔陶瓷的制备方式主要是挤压成型法，顾名思义，是借助于压力机强大 的压力，致使材料发生变形，压成理想中的样子，这种挤压方法可分为冷挤压、 热挤压，其工艺过程很简单，先制备好有蜂窝结构的模型，然后使合成的无机 盐泥条在压力的推动下穿过模型，在高温下烧结几个小时，就制备出了蜂窝陶 瓷。举个实例，汽车上普遍安装的尾气净化装置，就是蜂窝状陶瓷，其制备流程 就是合格的泥条在压力推动下穿过蜂窝状模型，再高温烧结，得到多孔结构。如 今，我们国家烧结陶瓷的技术已非常先进，最高蜂窝孔隙可达每 2.54cm2.54cm面积有400 个孔道，具体过程就是原料制备、制备模型、挤压过 程、高温烧结、成品。其方法比较简单，孔径大小可以随意调节，形状可控，不 过不好制备内部结构过于复杂的材料，对于泥条的韧性要求也很高。 2.2 颗粒堆积成孔工艺法 该方法的核心技术是在原材料中添加成分一致的细小粒子，借助于其特殊 的化学性质，液化温度不高，且易烧结，从而产生多孔结构。孔道直径与颗粒直 径一致，成正比。也就是说顆粒的大小就是产生孔道的大小，颗粒在原材料中分 布的是否匀称，也反应出孔道是否匀称。此外，影响内部结构的因素还有烧结温 度，助剂的性质和加入量，比如稀土氧化物氧化钇，其优良的化学性质使其成 为合成氮化硅陶瓷最佳的添加剂，有利于更合理地分布孔道位置，且孔隙率也 很高，也可添加特殊物质提高孔隙率，该类型陶瓷孔隙率基本处于25%左右。 .如果温度允许的话，可添加特殊的造孔剂，如生物大分子、碎木屑、活性炭材料 高温高压环境中气化助剂，孔隙率最高可达75%，该技术操作简单，孔道大小 可控，不过就是气孔率不高。 2.3 添加造孔剂工艺法 虽然说通过改变烧结温度及保持时间能人为地调节陶瓷强度及孔隙率，但 也不是很方便调节，以上两种技术都存在缺陷，若是烧结温度不够高，陶瓷强 度就不强，若是温度过高，可能导致孔道密封，不过新型技术—添加造孔剂能 够解决这一难题。主要利用特殊的具有一定体积的造孔剂，使其均匀分散在原材 料中，烧结后造孔剂气化挥发，留下分散均匀的孔洞。其主要优点就是可根据人 的思想制造出所需要的陶瓷材料，况且整个制备过程都很简单明了，对于孔径 的大小、形状及分布都能随意安排，特别适用于催化剂载体方面。该核心技术是 选择好适宜的助剂，主要有无机物和有机物两种，性质很重要，再者是助剂的 粒径，微米级还是纳米级。无机物常见的是碳酸盐，两性物质和活性炭材料，有 机物常见的是天然大分子、高分子材料、有机酸等，分子量多数达几千。其压制 技术主要有五种：挤压、注射、浇注、模压和等静压。 2.4 冷冻干燥工艺法 该技术又叫真空冷冻干燥，其核心技术就是利用真空冷冻先将原材料冷冻， 低温环境下原材料中的液态水会冷凝成冰，继续抽真空，升高温度使固态冰升 华为气态水而跑出去，所以就得到多孔的陶瓷。该方法在200 年前由一名英国人 提出，经过长时间的应用，还是很有效的。曾有人利用此方法制备出多孔结构的 材料，不但有宏观孔隙还有微观孔隙，该技术不会产生有害气体，不会遗留固 体残渣。实际生产中，也可以将包含陶瓷颗粒的液体低温保存，有利于液态水变 为固态冰，固态冰的晶格促使颗粒顺着其晶体方向延伸，利于产生微观结构， 真空干燥后固态冰升华跑出去，剩下均匀排列的微观孔隙，进而制备的陶瓷内 部含有丰富的孔道。这种方法属于环境友好型技术，绿色，操作简单。 2.5 多孔陶瓷水热-热静压工艺法 该技术的生产过程是搅拌混匀适量的原材料与水的混合体，转移至不锈钢 反应釜中，然后加热到一定温度，高温高压环境下水分全部挥发带出，从而产 生多孔结构。主要借助于水的压力来产生多孔。近年来日本学者曾利用此技术制 得高质量高强度多孔陶瓷，他是将硅凝胶与水混合均匀，一并放入反应釜中， 高温高压下带有水蒸气，压力为10 个大气压，时间约为3 小时，其产生的孔径 处于纳米级，约为40nm，抗压强度很强，孔隙率很高，此技术实际应用方面很 广泛，陶瓷性能也很优越，不过需要高温高压环境、耗能量比较大、不节能、投 资多，不符合节能环保理念。 小结国内制备多孔陶瓷的技术已较为成熟，越来越受到科研学者的广泛关注， .制品的应用也越来越广泛，尤其是最近亟待解决的环保问题，其关乎我们的生 存环境和国家的稳定发展，所以要加大对多孔陶瓷的研究，拓宽其应用领域， 使其造福人类。 参考文献： [1]吴海波，袁波，韩建燊，王刚.多孔陶瓷材料的制备研究进展[j].耐火材 料，2012（03）. 瓷性能的影响研究[j].粉煤灰综合利用，2011（02）.[3]赵东.粉煤灰赤泥玻璃陶瓷制备与性能研究[d].山东建筑大学，2013.