材料百态

       多孔陶瓷 (porous ceramics) 是一种新型的陶瓷材料，是指含大量开口贯通气孔的陶瓷体。由于具有均匀分布的微孔或孔洞，孔隙率较高，体积密度小，具有发达的比表面及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，加之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，使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。

       多孔陶瓷的制备方法有挤出成型工艺、机泡沫浸渍工艺、发泡工艺、添加造孔剂工艺、溶胶-凝胶工艺等。

       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:原料合成一混合粉碎一练泥一挤出成型一干燥一烧成一成品。该工艺制成的多孔陶瓷体气孔尺寸、形状、孔隙率均匀，适宜大批量生产，但难以制造小孔径制品是这一工艺的缺点。烧成过程中挤出成型模具的制造是核心技术。目前我国生产使用的蜂窝陶瓷挤出成型模具达到 2580 孔/厘米2的规格。而国外已开发出 3870~5800 孔/厘米2的高密度、超薄型蜂窝陶瓷模具。有机泡沫浸渍工艺是把有机泡沫浸渍陶瓷粉末料浆，干燥后再经高温除去有机物，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，制备的料浆吸入泡沫体的孔隙中，高温下有机泡沫体挥发形成具有三维网络状通孔的多孔陶瓷。该工艺能够制造出高强度、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，密度也不易控制。为了保证制品质量，选用的有机泡沫体的汽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，能与陶瓷料浆精密结合，能够保证在多余料浆挤出后还能恢复原来形状。

       发泡工艺是在陶瓷坯料中添加一些在高温下能够发生化学反应产生挥发性气体的物质，这些物质可以是有机物也可以是无机物，通称为发泡剂。常用的发泡剂主要有: 碳酸钙、氢氧化钙、硫酸铝、双氧水;硫化物和硫酸盐混合发泡剂，亲水性的聚氨塑料和陶瓷料浆同时发泡剂。发泡剂和陶瓷坯料均匀混合后，经成型、干燥和烧成，高温下发泡剂分解挥发形成气孔形成气孔，制成多孔陶瓷。发泡工艺制造多孔陶瓷的优点是容易控制制品的形状、成分和密度，特别适合闭气孔多孔陶瓷材料的制造。缺点是对原料要求较高，工艺条件不易控制。

       添加造孔剂工艺是在陶瓷坯料中引入固态造孔剂，由于造孔剂在坯体中占有一定的空间，通过烧成，造孔剂挥发，从而制成多孔陶瓷。造孔剂颗粒的形状、大小决定了多孔陶瓷材料气孔的形状、大小。造孔剂有有机和无机两类，无机造孔剂有碳酸镂、碳酸氢钱、氯化钱以及煤粉、炭粉等;有机造孔剂有天然纤维、高分子聚合物和有机酸等。该工艺的成型方法与普通陶瓷的成型方法相同，能够制造形状复杂的及各种气孔结构的多孔陶瓷制品，但材料的气孔分布均匀性差，气孔率低。

       溶胶-凝胶工艺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，用于制造纳米级多孔陶瓷体。例如:利用该工艺制造氧化铝多孔陶瓷，与其他工艺比较，可进一步改善氧化铝多孔陶瓷的孔径分布、相变、纯度及显微结构。但该工艺的缺点是制品的形状受到一定的限制。

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