泡沫陶瓷的研究进展

泡沫陶瓷的制备工艺及研究进展宋维东/文【摘要】泡沫陶瓷作为一种新型的陶瓷材料，具有气孔率高、耐高温、抗化学腐蚀、热稳定性好等一系列优异的性能，本文介绍了泡沫陶瓷的制备方法，并指出了这些方法的优点和不足，最后列举了泡沫陶瓷在催化剂载体、过滤器、吸声材料、吸声材料、隔热材料、生物材料等方面的应用。

【关键词】泡沫陶瓷；制备工艺；应用泡沫陶瓷是一种无机非金属材料，是以陶瓷原矿、页岩、陶瓷工业废渣、粉煤灰、煤矸石、大理石尾矿、炉渣等等无机材料作为主要原料，掺加一定比例的发泡剂、助溶剂等物质，经混合、制粉、填料工艺，再经高温焙烧而成的高气孔率的陶瓷材料[1]。

泡沫陶瓷具有重量轻、强度高、耐高温、耐腐蚀、再生简单、使用寿命长及良好的过滤吸附性等优点，被广泛应用于隔热隔音材料、工业污水处理、汽车尾气处理、电工电子领域、医用材料领域以及生物化学领域。

1.泡沫陶瓷的性能1.1气孔率泡沫陶瓷的气孔率为70%～90%，对多孔陶瓷来说，这是最高的。

蜂窝陶瓷的气孔率约为60%，陶瓷颗粒烧结体的气孔率约为30%～50%。

1.2抗弯强度泡沫陶瓷的强度主要依赖于陶瓷材质和网络骨架的粗细。

骨架的粗细可以用泡沫陶瓷的体积密度来表示。

若使骨架变粗可以提高体积密度，增加制品的机械强度。

但提高得过多，气孔孔隙会被料浆堵塞，压力损失变大。

1.3热震稳定性和网眼孔径当泡沫陶瓷作为熔融金属的过滤材料时，由于其使用于温度骤变的场合，必须具有良好的抗热震稳定性。

另外，由于金属熔体的粘度、密度及流动性不同，应选择不同大小的滤板网眼孔径。

泡沫陶瓷的网眼孔径一般可控制在0.3～3mm范围内，通常分为粗、中、细孔三个等级[2]。

按孔隙之间关系分，泡沫陶瓷可分为闭口气孔和开口气孔，这取决于各个孔穴是否具有固体壁面。

如果形成泡沫体的固体仅仅包含于孔棱中，则称之为开孔陶瓷材料，其孔隙是相互连通的；如果存在固体壁面，则泡沫体称为闭孔陶瓷材料，其孔穴由连续的陶瓷基体相互分隔，因此也决定其使用场所不同。

泡沫陶瓷的研究进展焦方方1　朱广燕2(1西安交通大学材料科学与工程学院　西安　710049)(2陕西科技大学材料科学与工程学院　西安　710021)摘　要　叙述了泡沫陶瓷的特点和制备工艺,列举了泡沫陶瓷的主要应用领域,最后展望了泡沫陶瓷未来的发展趋势。

关键词　泡沫陶瓷　制备工艺　应用　展望 泡沫陶瓷是一种造型上像泡沫状的多孔陶瓷,它是继普通多孔陶瓷、蜂窝多孔陶瓷之后,最新发展起来的第三代多孔陶瓷产品。

这种高技术陶瓷具有三维连通孔道,同时对其形状、孔尺寸、渗透性、表面积及化学性能均可进行适度调整变化,制品就像是“被钢化了的泡沫塑料”或“被瓷化了的海绵体”。

作为一种新型的无机非金属过滤材料,泡沫陶瓷具有质量轻、强度高、耐高温、耐腐蚀、再生简单、使用寿命长及良好的过滤吸附性等优点,与传统的过滤器如陶瓷颗粒烧结体、玻璃纤维布相比,不仅操作简单,节约能源,成本低,而且过滤效果好。

泡沫陶瓷可以广泛地应用于冶金、化工、轻工、食品、环保、节能等领域[1～4]。

我国在20世纪80年代初开展泡沫陶瓷的研究工作,并取得了较大进展,部分产品已经形成标准化、系列化。

但是我国的泡沫陶瓷从整体技术水平上与国外相比还有一定的差距[6]。

1　泡沫陶瓷的制备工艺1.1　传统的制备工艺方法泡沫陶瓷材料的制备方法很多,其中应用比较成功的有:有机物燃烧法、添加造孔剂法、发泡法、有机前驱体浸渍法及溶胶2凝胶方法等。

1.1.1　发泡法采用反应发泡的方法,可以制备形状复杂的泡沫陶瓷制品,以满足一些特殊场合的应用。

在陶瓷粉料中加入适当的陶瓷纤维,有望改善这一工艺,有效增加坯体在烧结过程中的强度,避免粉化和塌陷。

发泡反应法成形泡沫陶瓷工艺较复杂,不易控制,且制备的泡沫陶瓷易出现粉化剥落现象并含有大量闭气孔,因而在实际制备中较少被采用[7]。

1.1.2　溶胶2凝胶法溶胶2凝胶法主要用来制备孔径在纳米级的微孔陶瓷材料。

同时本方法经改进后也可以制备高规整度泡沫陶瓷材料。

可用于制备发泡陶瓷的固废综合利用现状及研究进展发泡陶瓷是一种轻质多孔陶瓷材料，具有优良的性能，因此在建筑、陶瓷、冶金等行业有着广泛的应用。

传统的发泡陶瓷制备方法通常需要高温烧结，耗能且污染环境。

为了解决这一问题，研究人员开始探索固废综合利用技术，利用废弃陶瓷、废玻璃、废塑料等固废资源，制备发泡陶瓷，以期实现资源的再利用和减少环境污染。

本文将就可用于制备发泡陶瓷的固废综合利用现状及研究进展进行探讨。

固废综合利用现状固废综合利用是指将废弃物资源化，利用废弃物来生产新的产品或原材料。

在固废综合利用的实践中，废弃陶瓷、废玻璃、废塑料等固废资源常被用于制备发泡陶瓷。

这些固废资源常常都是由于使用寿命结束或者製造中产生的废物，通过固废综合利用技术，这些固废资源可以得到再利用，实现资源的循环利用。

废弃陶瓷是一种重要的固废资源，在日常生活和工业生产中都会产生大量的废弃陶瓷。

有了固废综合利用这一技术，废弃陶瓷可以被加工成颗粒状材料，然后利用这些颗粒状材料来制备发泡陶瓷，从而实现对废弃陶瓷资源的再利用。

废玻璃是另一种常见的固废资源，目前主要利用再熔的方式进行回收，然而这种方式有可能导致资源浪费和环境污染。

通过固废综合利用技术，将废玻璃用于制备发泡陶瓷可以大大提高废弃玻璃的再利用率，减少环境污染。

废塑料是目前环境污染的重要来源之一，通过固废综合利用技术，废塑料也可以再利用来制备发泡陶瓷。

由于塑料具有轻质、耐腐蚀和良好的绝缘性能，因此用于制备发泡陶瓷的塑料多孔模板具有很好的应用前景。

通过这种方式，一方面可以实现塑料资源的再利用，另一方面可以减少废塑料对环境造成的污染。

研究进展目前，固废综合利用技术在发泡陶瓷制备领域取得了一些进展。

许多研究人员致力于开发新的制备方法和材料，以提高发泡陶瓷的性能和降低制备成本。

一方面，研究人员通过改变制备工艺和原料配方，优化发泡陶瓷的制备工艺。

将废弃陶瓷和废玻璃进行研磨、筛分等预处理工序，得到颗粒状材料，再通过发泡、烧结等工艺，制备出具有特定孔隙结构和高强度的发泡陶瓷制品。

可用于制备发泡陶瓷的固废综合利用现状及研究进展发泡陶瓷是一种轻质多孔陶瓷材料，具有良好的绝缘性能、高强度和热稳定性，可用于建筑、制陶和过滤等领域。

在制备发泡陶瓷的过程中，固废综合利用是一个重要的研究方向，可以解决废弃物处理和资源回收的问题。

本文将介绍发泡陶瓷制备过程中固废综合利用的现状及研究进展。

一、固废综合利用现状1. 废陶瓷的利用废弃陶瓷是一种常见的固废材料，由于其在制备发泡陶瓷过程中所需的成分和性能类似，因此可以通过回收和再利用的方式，实现固废的综合利用。

目前，一些研究表明，废弃陶瓷可以制备成发泡陶瓷材料，在一定程度上解决了废弃陶瓷处理的问题，同时也为发泡陶瓷生产提供了原料资源。

2. 工业废渣的利用工业生产过程中会产生大量的废渣，如煤矸石、煤灰、矿渣等，这些废渣通常会对环境造成污染，而通过固废综合利用的方式，可以将其转化为有用的材料。

一些研究表明，一部分工业废渣可以用于制备发泡陶瓷，不仅可以减少废渣对环境的影响，还可以为发泡陶瓷的生产提供廉价的原料。

二、研究进展1. 原料的选择和处理在发泡陶瓷制备过程中，原料的选择和处理对最终产品的性能起着至关重要的作用。

目前，一些研究表明，通过合理选择废弃陶瓷、工业废渣和废玻璃等原料，并采用适当的处理方法，可以实现固废的综合利用，并获得具有良好性能的发泡陶瓷材料。

2. 制备工艺的优化发泡陶瓷的制备工艺对产品的性能和成本都有着重要的影响。

目前，一些研究表明，通过优化制备工艺，如烧结温度、保温时间、发泡温度和时间等参数，可以实现固废的综合利用，提高发泡陶瓷的性能和降低生产成本。

三、总结固废综合利用在发泡陶瓷制备中具有重要的意义。

通过对废弃陶瓷、工业废渣和废玻璃等原料的再利用，不仅可以解决固废处理和资源回收的问题，还可以为发泡陶瓷的生产提供原料资源。

目前，相关研究已取得了一定的进展，如原料的选择和处理、制备工艺的优化和产品性能的改进等方面取得了一些有意义的成果。

可用于制备发泡陶瓷的固废综合利用现状及研究进展发泡陶瓷是一种具有轻质、高强度和良好绝热性能的材料，可广泛应用于建筑、交通、能源等领域。

由于其独特的性能，发泡陶瓷在固废综合利用中具有重要的意义。

本文将介绍发泡陶瓷在固废综合利用中的现状及研究进展。

目前，固废综合利用是解决环境污染和资源浪费的重要途径之一。

传统的固废处理方法包括焚烧、填埋和堆肥等，但这些方法存在着能源浪费、环境污染和土地资源浪费等问题。

相比之下，发泡陶瓷的固废综合利用具有较大的优势。

发泡陶瓷可以利用固废资源，如废玻璃、废砖、废陶瓷等材料进行制备，既可以减少固废的排放，又可以实现固废的资源化利用。

发泡陶瓷的制备方法主要包括烧结法、发泡剂法和生物法等。

烧结法是最常用的制备方法之一，通过烧结固化废弃物和陶瓷原料制备发泡陶瓷。

发泡剂法是通过添加发泡剂和增稠剂，在陶瓷材料中生成发泡体，然后进行固化。

生物法是一种新兴的制备方法，利用微生物和废物中的有机物进行生物发酵，产生气体和发泡效应。

发泡陶瓷的性能主要受材料组分、烧结温度和气孔结构等因素的影响。

通过调整这些因素可以使发泡陶瓷具有不同的性能，以满足不同领域的需求。

在建筑领域，发泡陶瓷可以用作隔音、保温和阻燃材料；在交通领域，发泡陶瓷可以用作车辆隔热材料，提高能源利用效率；在能源领域，发泡陶瓷可以用作储能材料，提高能源存储效率。

目前，固废综合利用中的发泡陶瓷研究主要集中在材料组分的优化、制备工艺的改进和气孔结构的调控等方面。

研究者通过添加不同的废弃物和控制烧结温度来改善发泡陶瓷的性能。

研究者还通过改变发泡剂的种类和浓度，调整气孔结构和粒径分布，以提高发泡陶瓷的力学性能和绝热性能。

碳化硅泡沫陶瓷的现状与研究进展赵子鹏摘要：本文主要介绍了碳化硅泡沫陶瓷国内外研究现状。

分别从碳化硅泡沫陶瓷的粉料、碳化硅粉的制备、碳化硅泡沫陶瓷的配料、成型工艺、烧成制度及国内外碳化硅泡沫陶瓷性能等各个方面对其进行介绍，并展望了碳化硅泡沫陶瓷的发展方向。

关键词：碳化硅泡沫陶瓷制备性能1引言泡沫陶瓷是20世纪70年代发展起来的一种新型陶瓷材料。

它体积密度很小，开口气孔率很高，具有三维网络结构。

具有透过性好，比表面积大，密度小，耐高温及耐腐蚀性强等优点，而被广泛地应用于熔融金属过滤、催化剂载体、汽车尾气净化和吸音降噪等传统领域以及传感器、生物材料等新兴领域[1-6]。

尤其在钢铁生产过程中有非常重要的作用。

泡沫陶瓷用于钢铁生产的金属液过滤环节，工业生产中常选用碳化硅过滤陶瓷作为钢铁生产中的过滤材料，它不仅可滤去金属液中大部分小至数微米的微小固体悬浮夹杂物，还可滤去液态的熔渣和气体，并且对金属液的流速有减缓作用，能大大改善铸件的显微组织和力学性能，使铸件的质量提高，致密性变好，降低废品率，减少铸件切削加工时刀具的磨损[7]。

2碳化硅泡沫陶瓷制备工艺2碳化硅粉体的制备工艺目前，国内外生产用于金属过滤器的泡沫陶瓷材料主要集中在Al2O3、堇青石、莫来石和SiC 等几种原料。

SiC 材料由于具有优良的高温性能、高的热导率、良好的抗热震性能和化学稳定性成为制造用于过滤高温铸铁铁水和钢水的首选材料。

碳化硅是人造的强共价键的非氧化物陶瓷材料,19世纪初首先Berzeliuss 合成,其工艺上的重要性经美国化学家Acheson揭示后于1893年被承认。

高性能SiC材料(如β-SiC粉末、SiC晶须及复合材料)具有高技术、高附加值的特点,超细粉SiC就以其高温强度,高热导率,高耐磨性和耐腐蚀性在航天、汽车、机械、电子、化工等领域得到广泛应用,因此SiC的生产成为人们极为关注的问题。

2.1机械粉碎法该法是通过无外部热能供给的高能球磨过程制备纳米粉体。

泡沫陶瓷的制备方法及研究进展泡沫陶瓷是一种具有多孔结构的材料，其具有轻质、高强度、隔热、隔声、防火等优点，因此在航空航天、能源、环境、建筑等领域有广泛的应用。

本文将介绍泡沫陶瓷的制备方法及研究进展。

泡沫陶瓷的制备方法主要包括发泡方法和结构养护两个步骤。

发泡方法一般有两种，即物理方法和化学方法。

物理方法主要是通过机械或物理力对粉末状陶瓷材料进行挤压、拉伸或剪切，使其产生气候，形成泡沫状结构。

化学方法则是通过添加发泡剂或改变化学反应条件，使材料中的其中一种物质产生气体，使体系充入气体，形成泡沫。

结构养护是将发泡得到的材料进行控制的加热过程，使其形成稳定的多孔结构。

目前，泡沫陶瓷的研究进展主要集中在以下几个方面：1.材料的选择和改性：泡沫陶瓷的制备材料多样，常见的有氧化铝、碳化硅、氮化硅等。

随着技术的发展，还出现了更多具有特殊功能的泡沫陶瓷材料，如磁性泡沫陶瓷、多孔金属泡沫陶瓷等。

此外，通过添加适量的陶瓷添加剂或改性剂，可以改善泡沫陶瓷的性能。

2.结构优化：泡沫陶瓷的性能与其孔结构有着密切的关系，因此对泡沫陶瓷的孔结构进行优化是当前的研究热点。

通过调节发泡过程中的参数，如发泡剂浓度、发泡剂种类、发泡温度等，可以控制泡沫陶瓷的孔隙度、孔径分布等。

3.工艺改进：为了提高泡沫陶瓷的制备效率和成品率，研究人员提出了许多新的制备工艺。

例如，被广泛应用于铝基泡沫陶瓷中的蜂窝状模板法，通过制作蜂窝状模板，在其上涂覆陶瓷浆料，然后进行充填和烧结，最终得到泡沫陶瓷。

4.功能化研究：为了满足不同领域对泡沫陶瓷的需求，研究人员还对泡沫陶瓷进行了功能化研究。

例如，将泡沫陶瓷与其他材料的复合，以提高其力学性能；通过沉积或浸渍等方法，将金属或金属氧化物负载在泡沫陶瓷表面，增加其催化活性。

综上所述，泡沫陶瓷作为一种具有广泛应用前景的材料，其制备方法和研究进展已经取得了许多成果。

未来的发展方向包括材料的选择与改性、结构优化、工艺改进以及功能化研究等方面。

泡沫陶瓷的制备工艺与研究进展泡沫陶瓷是一种具有多孔结构和轻质高强特性的材料，广泛应用于过滤、吸附、隔热、吸能等领域。

本文将介绍泡沫陶瓷的制备工艺和研究进展。

泡沫陶瓷制备工艺主要包括发泡、成型、干燥和烧结四个步骤。

发泡是指通过在矿化剂中加入气泡剂，在高温下产生气泡，形成泡沫状结构。

常用的气泡剂包括铝粉、阳离子表面活性剂和有机聚合物等。

成型是将泡沫原料浆料浇注到模具中，并进行振实，让浆料中的气泡均匀分布。

干燥是将浆料中的水分蒸发，使泡沫固化。

烧结是将固化的泡沫状结构烧结成陶瓷，在高温下使各颗粒间发生结合，形成坚固的多孔结构。

在泡沫陶瓷的制备中，关键是控制泡沫的孔径大小和分布均匀性。

孔径大小主要受气泡剂和发泡温度的影响，通常在10-1000微米之间。

孔径的分布均匀性影响到泡沫陶瓷的孔隙率和力学性能。

目前研究中常用的方法包括动态发泡、静态发泡和模板法等。

其中，动态发泡是通过液态金属脱气和凝固过程中洗涤剂的作用，实现气泡的均匀分布。

静态发泡是在高温下通过气流的作用，将气泡均匀分布在矿化剂中，形成泡沫状结构。

模板法是在硬质模板孔道中浸渍浆料，并进行干燥和烧结，最后移除模板，形成泡沫状结构。

泡沫陶瓷的研究进展主要集中在材料的改性以及制备技术的改进上。

材料改性包括添加纳米材料、多孔增韧材料和金属材料等，以提高泡沫陶瓷的力学性能和热稳定性。

纳米材料可增强陶瓷的化学稳定性和力学强度，多孔增韧材料可增加材料的韧性和抗冲击性能，金属材料可提高泡沫陶瓷的导热性能。

制备技术的改进主要包括模板法、凝胶注模法和凝胶浸渍法等。

模板法能够精确控制泡沫陶瓷的孔径和孔隙率，凝胶注模法和凝胶浸渍法能够制备更复杂形状和大尺寸的泡沫陶瓷。

总之，泡沫陶瓷是一种具有多孔结构和轻质高强特性的材料，制备工艺和研究进展对其材料性能的提高和应用的拓展起着至关重要的作用。

随着材料改性和制备技术的不断发展，泡沫陶瓷在过滤、吸附、隔热和吸能等领域的应用前景将更加广阔。