下载文档原格式
多孔陶瓷行业发展趋势多孔陶瓷是一种具有相对大的孔隙率和高度网状孔隙结构的陶瓷材料。
它具有独特的物理性能和化学性能，因此在许多领域中有广泛的应用。
随着科技的进步和技术的不断创新，多孔陶瓷行业也在不断发展，并呈现出一些明显的发展趋势。
首先，随着环境污染的日益加剧和人们对健康环保的关注，多孔陶瓷在环保领域的应用越来越广泛。
它可以用于水处理、空气净化、废气处理等领域，能够去除水中的重金属离子、有机物质和悬浮物，净化空气中的有害气体和颗粒物。
因此，多孔陶瓷在环保行业中的需求将会不断增加。
其次，多孔陶瓷在医疗领域的应用也越来越多。
多孔陶瓷具有良好的生物相容性和生物活性，能够促进骨组织生长和修复，因此被广泛应用于骨修复、人工关节、牙科材料等领域。
随着人口老龄化问题的日益突出，多孔陶瓷在医疗领域的需求将会持续增加。
此外，多孔陶瓷在能源领域的应用也具有巨大的潜力。
多孔陶瓷具有低热导率和高气孔率的特点，能够有效降低能量的损失，因此被广泛应用于热隔离、隔热材料等领域。
随着可再生能源的开发和利用，对高效隔热材料的需求将会越来越大，多孔陶瓷作为一种理想的材料，在能源领域的应用前景广阔。
此外，多孔陶瓷在航空航天、汽车制造、建筑材料等领域也有广泛的应用。
它具有优良的耐高温性、耐磨损性和耐腐蚀性，能够满足这些领域对材料性能的要求，并且能够减轻重量、提高效率、延长使用寿命。
综上所述，多孔陶瓷行业在环保、医疗、能源等领域的应用将会越来越广泛，随着技术的不断创新和市场需求的不断增加，多孔陶瓷行业的发展前景将会更加广阔。
同时，多孔陶瓷行业还面临一些挑战，如技术瓶颈、市场竞争等，需要不断进行科研创新和市场拓展，以保持行业的竞争优势。
多孔陶瓷行业报告多孔陶瓷是一种具有开放孔隙结构的陶瓷材料，具有高比表面积、高孔隙率和良好的渗透性能。
多孔陶瓷广泛应用于过滤、分离、吸附、催化等领域，是一种重要的功能性陶瓷材料。
本报告将对多孔陶瓷行业的发展现状、市场需求、技术发展趋势等方面进行分析和展望。
一、多孔陶瓷行业发展现状。
多孔陶瓷行业作为新型材料领域的重要组成部分，近年来取得了长足的发展。
随着环境保护意识的增强和工业技术的进步，多孔陶瓷在环保领域、化工领域、生物医药领域等得到了广泛的应用。
同时，多孔陶瓷材料的制备技术也在不断提升，新型多孔陶瓷材料不断涌现，为行业发展注入了新的活力。
二、多孔陶瓷行业市场需求分析。
随着全球工业化进程的加快和环境污染问题的日益严重，对高效、环保的材料需求不断增加。
多孔陶瓷作为一种具有优良过滤、吸附性能的材料，受到了市场的青睐。
在环保领域，多孔陶瓷被广泛应用于污水处理、大气净化等方面；在化工领域，多孔陶瓷被用于催化剂载体、分离膜等方面；在生物医药领域，多孔陶瓷被应用于药物载体、人工骨等方面。
可以预见，多孔陶瓷的市场需求将会持续增长。
三、多孔陶瓷行业技术发展趋势。
随着科学技术的不断进步，多孔陶瓷行业的技术也在不断发展。
首先，多孔陶瓷的制备技术将会更加精密、高效，新型多孔陶瓷材料将会不断涌现。
其次，多孔陶瓷的应用范围将会更加广泛，涉及到新能源、新材料、生命科学等多个领域。
另外，多孔陶瓷材料的性能将会更加优越，比如高温稳定性、耐腐蚀性、机械强度等方面将会得到进一步提升。
总的来说，多孔陶瓷行业的技术发展将会朝着高性能、多功能化的方向发展。
四、多孔陶瓷行业面临的挑战。
尽管多孔陶瓷行业发展迅猛，但也面临着一些挑战。
首先，多孔陶瓷材料的成本相对较高，限制了其在一些领域的应用。
其次，多孔陶瓷的制备技术还存在一定的局限性，需要不断进行创新和突破。
另外，多孔陶瓷的性能和稳定性也需要进一步提升，以满足不同领域的需求。
因此，多孔陶瓷行业需要在技术创新、成本控制、产品性能等方面不断努力，应对市场竞争和发展挑战。
多孔陶瓷材料在水污染治理中的应用现状随着我国经济的快速发展，我国的环境污染问题也越加严重。
据统计，世界十大环境污染城市中，有一半来自于中国。
同时，中国七大河流中有一半遭受了严重的污染，这使得超过四分之一的中国人没有干净的饮水源。
所以，在近几年，我国的环境污染治理得到了充分的重视，人们也采取了各种各样的科技手段进行了污染的治理。
而在水污染治理方面，多孔陶瓷材料的应用效果良好，引起了人们的关注。
基于这种认识，本文对多孔陶瓷材料在水污染治理中的应用现状进行了研究，从而为关注这一话题的人们提供一些参考。
标签：水污染治理多孔陶瓷应用现状0引言在过去的某一阶段，我国政府将工作重点放在我国的工业化建设上。
然而随着我国工业的发展，水污染的问题变得越来越难以忽视。
根据环境部门的监测显示，我国有三分之一的河流已经无法作为鱼类的生存之地，同时，也有四分之一的水源不适合土地的灌溉。
在水污染如此严重的情况下，人类的生活无法得到应有的保障。
而就目前而言，多孔陶瓷材料在水污染方面有着显著的成就，并得到了一定程度的应用。
然而由于其在成本和品种等方面存在着一定的问题，从而造成了多孔陶瓷材料仍然无法得到更为广泛的应用。
1多孔陶瓷材料简述多孔陶瓷材料指的是经高温烧成的体内具有大量气孔结构的陶瓷体，该种陶瓷体内的气孔或者彼此相通，或者彼此闭合，使材料本身具有了一定的孔隙率。
所以，可以根据孔径的大小对多孔陶瓷材料进行分类，同时，也可以根据成孔的方法及孔隙结构的不同进行该材料的分类。
而该材料之所以能被用于进行水污染处理，是因为其具有着一定的材料特性。
首先，不同的多孔陶瓷材料具有不同的气孔率，而高气孔率的材料具有较好的隔热功能和过滤功能。
其次，该种材料的稳定性较好，且强度较高，从而使其能够被应用于工业水污染处理中。
另外，该材料具有一定的渗透性，且不会产生二次污染。
因此，由于多孔陶瓷材料有着诸多优良的特性，所以使其在水污染治理中得到了较为广泛的应用[1]。
多孔陶瓷材料的发展前景
多孔陶瓷材料是一种具有微孔结构的陶瓷材料，它在工业、医疗和环保等领域
有着广泛的应用前景。
随着科技的不断进步和人们对环保、高效材料的需求不断增加，多孔陶瓷材料的发展前景也变得越来越广阔。
首先，多孔陶瓷材料在过滤和分离领域有着重要的应用。
其微孔结构可以有效
地过滤掉颗粒物和杂质，使得材料具有良好的过滤性能。
在水处理、气体分离等领域，多孔陶瓷材料可以发挥出色的效果，为环保事业作出积极贡献。
其次，多孔陶瓷材料在生物医药领域也有着广泛的应用前景。
由于其生物相容
性好、耐高温、耐腐蚀等特点，多孔陶瓷材料被广泛用于骨修复、人工关节等医疗器械的制造中。
未来随着医疗技术的不断进步，多孔陶瓷材料的应用将会更加广泛。
此外，多孔陶瓷材料还在能源领域表现出色。
其高温抗氧化性和较高的热稳定
性使其成为热障层、燃料电池等领域的理想材料。
未来随着清洁能源需求的增加，多孔陶瓷材料必将迎来新的发展机遇。
综上所述，多孔陶瓷材料作为一种新型、高效材料，在工业、医疗和能源等多
个领域都有着广阔的应用前景。
在全球经济不断发展的背景下，多孔陶瓷材料将在未来发挥越来越重要的作用，为各行各业带来更多的创新和发展机遇。
陶瓷多孔材料
陶瓷多孔材料是一种具有微孔结构的陶瓷材料，通常由陶瓷颗粒和粘结剂混合而成，经过成型、烧结等工艺制成。
它具有轻质、高强度、耐磨、耐高温等特点，因此在工业生产、建筑材料、环境保护等领域得到广泛应用。
首先，陶瓷多孔材料在工业生产中起到了重要作用。
由于其具有较高的孔隙率和表面积，可以作为优良的吸附剂和过滤介质。
例如，陶瓷多孔材料可以用于石油化工行业的催化剂载体、气体分离和净化等领域。
此外，它还可以用于制备复杂形状的陶瓷制品，如陶瓷过滤器、陶瓷填料等，为工业生产提供了可靠的支持。
其次，陶瓷多孔材料在建筑材料领域也有着重要的应用。
由于其具有良好的吸声、保温、隔热性能，可以用于建筑隔墙、隔音板、保温材料等方面。
同时，它还具有抗腐蚀、耐磨损的特点，可以用于室内外地面、墙面的装饰材料，为建筑环境提供了美观、耐用的选择。
此外，陶瓷多孔材料在环境保护和资源利用方面也具有重要意义。
由于其具有良好的吸附性能和化学稳定性，可以用于水处理、废气处理、固体废物处理等环境保护领域。
同时，陶瓷多孔材料还可以作为再生资源进行回收利用，减少对自然资源的消耗，符合可持续发展的理念。
总的来说，陶瓷多孔材料作为一种功能性材料，在工业生产、建筑材料、环境保护等领域发挥着重要作用。
它的独特性能和广泛应用前景，使其成为当今材料科学研究的热点之一。
相信随着科技的不断进步和创新，陶瓷多孔材料将会在更多领域展现出其巨大的潜力和价值。
多孔陶瓷材料的研究现状及应用摘要：简单的论述了多孔陶瓷的特性、空隙生成以及制备方法与工艺等。
对多孔陶瓷的应用进行举例说明，展望多孔陶瓷的未来发展。
关键词：特性孔隙形成性能制备1．简介多孔陶瓷具有低密度、高渗透率、抗腐蚀、良好的隔热性能、耐高温和使用寿命长等优点，是一种新型功能材料。
多孔陶瓷又称为气孔功能陶瓷，是指具有一定尺寸和数量的孔隙结构的新型陶瓷材料。
在材料成形与高温烧结过程中，内部形成大量彼此相通或闭合的气孔。
多孔陶瓷具有均匀分布的微孔或孔洞，孔隙率较高、体积密度小、比表面较大和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，作为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。
因此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[1]。
孔隙率作为多孔陶瓷材料的主要技术指标，其对材料性能有较大的影响。
一般来讲，高孔隙率的多孔陶瓷材料具有更好的隔热性能和过滤性能，因而其应用更加广泛。
2．多孔陶瓷的特性以及孔隙形成由于孔隙是影响多孔陶瓷性能及其应用的主要因素，因此在目前多孔陶瓷制备方法比较成熟的基础上，更加注重通过特殊方法控制孔隙的大小、形态，以提高材料性能。
并相应地建立孔形成、长大模型，对孔隙形成的机理进行理论分析。
2.1结构特征与性能2.1.1孔结构特征多孔陶瓷最大的结构特征就是多孔性。
因制造工艺不同多孔陶瓷的孔结构主要有三种类型。
即直通气孔，这类气孔直线贯通，相互之间没有连通或连通较少，如蜂窝陶瓷等用模具挤制形成的气孔；闭气孔，这类气孔互不相通，相互孤立，如发泡法形成而没有破裂贯通的气孔，过分焙烧，产生液相过多，将气孔封闭也形成闭气孔；开气孔，颗粒烧结法、添加造孔剂法、有机泡沫浸渍法及溶胶-凝胶法制备的多孔陶瓷气孔大多是开气孔，这类气孔相互贯通，且与外界连通，极大多数的开气孔都是弯弯曲曲的。
多孔陶瓷材料的的研究现状及应用近年来，多孔陶瓷材料作为一种新型的材料，已经受到了普遍的重视。
多孔陶瓷材料具有加工性好、耐久性强、热膨胀系数小、吸音和隔音性能良好等优点，可用于航空、航天、非金属材料的高温烧结、冶金和电镀、化工设备的催化剂床，以及医学技术、陶瓷艺术等多个领域。
本文就多孔陶瓷材料的研究现状及应用情况进行综述，旨在为多孔陶瓷材料的进一步开发和应用提供参考。
一、多孔陶瓷材料的研究现状1、烧结工艺研究多孔陶瓷材料的制备需要克服以下几个技术难题：首先，多孔陶瓷材料的烧结工艺。
多孔陶瓷材料的烧结技术主要包括萃取法、模压法、粉末技术和复合材料技术等。
其中，萃取法技术能够控制多孔陶瓷材料的结构和性能。
目前，萃取法烧结工艺仍处于萌芽阶段，但已在一定程度上实现了多孔陶瓷材料的高功能性。
2、微观结构和性能研究与传统陶瓷材料相比，多孔陶瓷材料的特殊结构与其特殊的功能有关。
因此，要更好地利用多孔陶瓷材料的性能，必须对材料的微观结构进行研究。
国内外学者已经对多孔陶瓷材料的微观结构与性能关系进行了深入的研究，取得了一定的进展。
二、多孔陶瓷材料的应用1、多孔陶瓷材料在新能源和节能方面的应用在新能源领域，多孔陶瓷材料可用于提高太阳能电池的光伏效率。
多孔陶瓷材料具有较高的热稳定性，可用于太阳能电池表面保护膜，防止太阳能电池表面受损。
此外，多孔陶瓷材料还可用于改善空调能源利用效率，从而节省能源。
2、多孔陶瓷材料在航空航天领域的应用在航空航天领域，多孔陶瓷材料可用于制作热吸收涂层和热隔离层，以有效抵御高温环境的影响，提高发射火箭和高空飞机的安全性能。
此外，多孔陶瓷材料还可作为消声器、过滤器和吸音材料，大大提高航空航天设备的静音和防腐能力。
三、结论多孔陶瓷材料具有许多优异的性能，已经应用于航空航天、能源、石油化工等领域。
它的研究是一个新兴的研究领域，国内外学者已经对多孔陶瓷材料的烧成工艺及其微观结构与性能关系进行了研究，取得了比较理想的结果。
多孔陶瓷材料在环境工程中的应用研究随着人类社会的发展，环境问题备受关注。
而多孔陶瓷材料的特殊性质给环境工程带来了新思路和新方法。
本文将围绕多孔陶瓷材料在环境工程中的应用研究进行浅谈。
一、多孔陶瓷材料的特点1.1 多孔性多孔陶瓷材料具有较大的孔隙度和孔径分布，其多孔性使其在物质传输和污染物控制方面具有优异的性能。
1.2 稳定性多孔陶瓷材料具有较好的化学稳定性和耐高温性，能够承受不同的化学环境和高温气氛，能够保证环境工程设备的长期稳定运行。
1.3 可再生性多孔陶瓷材料由于性能稳定、结构可控，并且采用低能耗制造，能够有效地延长其使用寿命并降低运营成本，具有良好的可再生性。
二、多孔陶瓷材料在环境工程中的应用2.1 空气净化多孔陶瓷材料在空气净化领域中广泛应用，包括汽车尾气净化、大气污染物吸附、室内空气净化等。
例如，可将多孔陶瓷材料加工成悬浮体或填充体，在汽车尾气排放口中使用，有效地去除有毒有害气体，减少污染物的排放。
2.2 水资源处理多孔陶瓷材料在水资源处理方面，可以应用于地下水、饮用水的净化和废水的处理。
例如，可将多孔陶瓷材料制成滤芯，在净水器中使用，通过物理过滤和吸附作用去除水中的杂质和有害物质。
2.3 固体废物处理多孔陶瓷材料可用于固体废物的深度处理和无害化处理。
例如，可将多孔陶瓷材料制成载体，在垃圾焚烧炉内使用，对废气中的有害物质进行吸附和转化，达到净化废气的目的。
2.4 新能源领域多孔陶瓷材料在新能源领域中的应用也越来越广泛，如太阳能电池、储能电池等都离不开多孔陶瓷材料的应用。
例如，可以将多孔陶瓷材料作为锂离子电池的隔板，具有优异的耐化学腐蚀性、稳定性和较高的导电性能。
三、多孔陶瓷材料在环境工程中的研究进展多孔陶瓷材料在环境工程中的应用研究日益深入。
研究者们在材料制备、性能评估和应用开发等方面取得了诸多有意义的研究成果，如以下几个方面：3.1 多孔陶瓷材料的制备方法近年来，多孔陶瓷材料制备的方法越来越多样化。
多孔陶瓷与实用总结
多孔陶瓷是一种具有特殊孔隙结构的陶瓷材料，其孔隙率通常在30%~60%之间，具有高强度、高温稳定性、耐腐蚀性等优良性能。
多孔陶瓷的制备方法主要有模板法、发泡法、聚合物泡沫法等，其中模板法是最常用的方法之一。
多孔陶瓷的应用领域非常广泛，如过滤材料、催化剂载体、生物医学材料等。
在过滤材料方面，多孔陶瓷可以作为高效的过滤介质，其特殊的孔隙结构可以有效地去除水中的悬浮物和微生物。
同时，由于多孔陶瓷具有高强度和耐腐蚀性等优良性能，因此可以在恶劣环境下使用，并且具有较长的使用寿命。
此外，在催化剂载体方面，多孔陶瓷也表现出了很好的应用前景。
由于其特殊的孔隙结构和表面性质，在催化反应中可以提高反应速率和选择性，并且还可以减少催化剂中毒等问题，因此在化学工业中有着广泛的应用。
在生物医学材料方面，多孔陶瓷也具有很好的应用前景。
由于其孔隙结构可以模拟自然骨组织的微观结构，因此可以作为人工骨替代品使用，并且可以促进骨组织再生和修复。
此外，在人工关节、牙科种植等方面也有着广泛的应用。
同时，多孔陶瓷还可以作为药物缓释材料使用，在药物治疗中起到了重要的作用。
总之，多孔陶瓷是一种非常有前途的新型材料，具有广泛的应用前景。
未来随着科技的不断发展和制备技术的不断改进，相信多孔陶瓷将会
在更广泛领域得到应用，并且会取得更加优异的性能表现。
多孔陶瓷材料的研究现状及应用090201班20090533 孙钦巍摘要：概述了多孔陶瓷的形成机理,介绍了多孔陶瓷的成孔方法及特点,并详细概述了多孔陶瓷的制备工艺,具体阐述了各种方法的特点,指出了多孔陶瓷的现状和需要解决的问题。
关键词：多孔陶瓷应用性能前景多孔陶瓷又称为气孔功能陶瓷,是指具有一定尺寸和数量的孔隙结构的新型陶瓷材料。
在材料成形与高温烧结过程中,内部形成大量彼此相通或闭合的气孔。
多孔陶瓷具有均匀分布的微孔或孔洞,孔隙率较高、体积密度小、比表面较大和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,作为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。
因此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[1]。
孔隙率作为多孔陶瓷材料的主要技术指标,其对材料性能有较大的影响。
一般来讲,高孔隙率的多孔陶瓷材料具有更好的隔热性能和过滤性能,因而其应用更加广泛。
1多孔陶瓷的孔隙研究由于孔隙是影响多孔陶瓷性能及其应用的主要因素,因此在目前多孔陶瓷制备方法比较成熟的基础上,更加注重通过特殊方法控制孔隙的大小、形态,以提高材料性能。
并相应地建立孔形成、长大模型,对孔隙形成的机理进行理论分析1.1多孔陶瓷的孔隙形成机理多孔陶瓷就微孔结构形式可分为:闭口气孔和开口气孔结构。
闭气孔结构是指陶瓷材料内部微孔分布在连续的陶瓷基体中,孔与孔之间相互分离。
开口气孔结构包括陶瓷材料内部孔与孔之间相互连通和一边开口另一边闭口形成不连通气孔2种。
[2]多孔陶瓷的孔隙结构通常是由颗粒堆积形成的空腔,坯体中含有大量可燃物或者可分解物形成的空隙,坯体形成过程中机械发泡形成的空隙以及由于坯体成形过程中引入的有机前驱体燃烧形成的孔隙。
一般采用骨料颗粒堆积法和前驱体燃尽法均可以制得较高的开口气孔的多孔陶瓷制品;而采用可燃物或分解物在坯体内部形成的气孔大部分为闭口气孔或半开口气孔;采用机械发泡法形成的气孔基本上都是闭口气孔。
1.2陶瓷的成孔方法多孔陶瓷成孔方法按孔径的大小可归纳为化学成孔和物理成孔2种。
1.2.1化学成孔如最常见的化学成孔法是向陶瓷配料中加入成孔剂。
[3]常见的成孔剂主要有2大类:一种是可燃尽物质,我国目前所用的木炭粉;另一种是高温时能分解的化合物,如氢氧化物或某些盐类。
由此产生了诸如传统的泡沫塑料浸渍泥浆高温处理法和发泡法,以及目前备受人们青睐的溶胶-凝胶法等。
溶胶-凝胶法利用凝胶过程中胶体粒子的堆积和凝胶化处理过程中留下的小气孔,以制备孔径在纳米级且气孔分布均匀的多孔陶瓷薄膜。
已成为无机分离膜工艺中最为活跃的研究领域。
1.2.2物理成孔物理成孔法与化学成孔法最大的不同是物理成孔法并不是通过添加物的化学反应而成孔。
[4]比较常用的物理成孔法是利用硅藻土、沸石等多孔材料中的微孔来制备多孔材料。
也可采用低温煅烧方法而不使制品完全烧结,在骨料之间留下空隙来形成孔道,此法常被称为固态烧结法。
2多孔陶瓷材料的制备方法多孔陶瓷是由美国于1978年首先研制成功的。
我国从20世纪80年代初开始研制多孔陶瓷。
目前,已在有色金属合金、黑色合金以及气体净化催化剂载体等方面获得大量应用。
根据使用目的和对材料性能的要求不同,人们已经成功地开发出多种制造多孔陶瓷的方法。
2.1挤压成形工艺工艺流程为:原料合成→混合练混→挤出成形→干燥→烧成→制品。
在生产过程中,核心工序是挤出成形,同时挤出成形模具又是挤出成形的核心技术。
[5] 2.2有机(聚合物)泡沫浸渍工艺有机泡沫(聚合物)浸渍工艺是Schwartzwalder等于1963年发明的。
该法是用有机泡沫浸渍陶瓷料浆,干燥后在高温下烧掉有机泡沫载体而形成孔隙结构,获得多孔陶瓷的一种方法。
其独特之处在于它凭借了有机泡沫体所具有的开孔三维网状骨架的特殊结构,将制备好的料浆均匀地涂覆在有机泡沫网状体上,而烧掉有机泡沫后获得的孔隙是网眼型的。
清华大学利用该方法制成了平均孔径200~300μm,孔隙率在70%~80%的多孔羟基磷灰石。
西安交通大学以羟基磷灰石粉、生物玻璃粉为料浆,硅溶胶作溶剂和粘结剂,羟甲基纤维素为流变剂,制备出了孔径为450~500μm,孔径均匀、孔隙相连通的多孔生物活性复相陶瓷。
佳木斯大学采用该方法以羟基磷灰石掺加少量生物玻璃(26%)制备出了孔径200~400μm、孔隙率70%~80%、抗压强度2 MPa左右的多孔羟基磷灰石陶瓷。
该法极为重要的步骤是有机泡沫体浸渍浆料的成形。
[6]有机泡沫浸渍料浆后,需除去多余浆料。
在排除多余的浆料的同时,又要保证浆料在网络孔壁上分布均匀,减少堵孔。
这是决定和优化最终制品结构均匀性和气孔率以及力学性能的关键环节。
2.3发泡工艺发泡工艺是向陶瓷组分中添加有机或无机化学物质,通过化学反应等产生挥发性气体,产生泡沫。
经干燥和烧成制得多孔陶瓷用来做发泡剂的化学物质有很多种类。
例如,用碳化钙、氢氧化钙、铝粉硫酸铝和双氧水作发泡剂;由亲水性聚氨脂塑料和陶瓷泥浆同时发泡制备多孔陶瓷;用硫化物和硫酸盐混合作发泡剂等。
与泡沫浸渍工艺相比,发泡工艺更容易制得具有一定形状、成分和密度的多孔陶瓷,而且还可以制备出小孔径的闭口气孔。
这是有机(聚合物)泡沫浸渍法做不到的。
Engin等将羟基磷灰石粉末与甲基纤维素粉末混合后,再与去离子水混合成浆料,经超声振动脱气,在烘箱中50~90℃慢慢烘干,然后以0.5℃/min的速度升温至250℃,再以3℃/min的速度升温到1250℃,保温3 h,随炉冷却到室温,可获得孔隙率为60%~90%,孔径为100~250μm,互通性良好的多孔羟基磷灰石陶瓷[7]。
2.4添加造孔剂工艺该工艺通过在陶瓷配料中添加造孔剂,利用这些造孔剂在坯体中占据一定的空间,高温下燃尽或挥发后在陶瓷体中留下孔隙。
利用这种工艺可以制得形状复杂、气孔结构各异的多孔陶瓷制品。
但制品气孔率不能过高(一般低于50%),而且气孔分布均匀性差。
该工艺与普通陶瓷相比,关键在于造孔剂的种类和用量的选择。
造孔剂颗粒的形状和大小决定了多孔陶瓷材料气孔的形状和大小。
造孔剂分为有无机和有机两类。
无机造孔剂有碳酸铵、碳酸氢铵、氯化铵等高温可分解的盐类,以及煤粉、碳粉等。
有机造孔剂主要是天然纤维、高分子聚合物和有机酸,如聚甲基丙烯酸甲脂、聚乙烯醇缩丁醛、甲基纤维素、硬脂酸、尿素等。
[8]天津大学蔡舒等以羟基磷灰石为原料,壳聚糖微球为成孔剂,采用注浆法制备可控孔双相磷酸钙陶瓷。
O.Lyckfeldt等则用淀粉作为粘结剂和造孔剂,制备了气孔率在23%~70%,孔径为10~80μm的多孔氧化铝。
2.5固态烧结工艺固态烧结法又称骨料堆积法。
该工艺是在骨料中加入相同组分的微细颗粒,利用微细颗粒易于烧结的特点,在一定温度下将骨料(大颗粒)连接起来。
由于每一粒骨料仅在几个点上与其他颗粒发生连接,因而形成大量三维贯通孔道。
一般而言,骨料颗粒越大,形成的多孔陶瓷平均孔径就越大;骨料颗粒尺寸分布范围越窄,所得到的多孔体微孔的分布也越均匀。
骨料颗粒尺寸越均匀,产生的气孔分布也越均匀。
用该法制备的陶瓷滤水器已实现了商业化。
[9]以刚玉为骨料,碳粉为成孔剂,采用注浆成形,在1 120~1 170℃内烧成,可以制得气孔率50%~56%,抗弯强度大于20MPa,孔径小于450μm的系列孔径高强度多孔陶瓷过滤材料。
2.6溶胶-凝胶工艺溶胶-凝胶工艺主要利用凝胶化过程中胶体粒子的堆积以及凝胶处理、热处理等过程中留下小气孔,形成可控多孔结构。
该方法主要用来制备微孔陶瓷材料,特别是微孔陶瓷薄膜。
这是现在最受科学家重视的一个领域,利用溶胶-凝胶方法制备孔径在纳米级、气孔分布均匀的多孔陶瓷薄膜,正在成为无机分离膜制备工艺中最为活跃的研究领域。
用溶胶-凝胶法制备氧化铝多孔陶瓷与颗粒混合、泡沫渍、喷雾干燥颗粒等方法相比较,溶胶-凝胶法可进一步改善氧化铝多孔陶瓷孔径分布的控制、相变、纯度及显微结构。
2.7冷冻干燥工艺冷冻干燥法全名为真空冷冻干燥法,该技术由英国人Wollaston于1813年发明。
冷冻干燥的机理就是将需干燥的物料在低温下先行冻结至其共晶点以下,使物料中的水分变成固态的冰,然后在适当的真空环境下,通过加热使冰直接升华为水蒸汽而除去,从而获得干燥的制品。
目前,人们已经应用冷冻原理来制备多孔陶瓷。
Bethtold和Mahler报道了一种用于陶瓷纤维的冷冻成形工艺。
在该工艺中,让冰将柱状的凝胶包围和隔离着,并且控制溶液中冰的生长方向为单向生长,冰溶化后纤维就形成了。
在另外一种制备多孔陶瓷的冻干工艺中,溶剂是直接由固态到气态升华而排除的。
通过控制金属盐溶液的冷冻方向获得了方向性好、气孔率很高(>90%)的多孔陶瓷。
2.8多孔陶瓷水热-热静压工艺该工艺通过水作为压力传递介质制备各种孔径多孔陶瓷。
其简单制备步骤为:硅凝胶和10%(质量百分数)的水混合,置于高压釜中(压力10~15MPa,温度300℃),通过水蒸汽的挥发而制成多孔陶瓷。
水热-热静压工艺中,反应时间一般为10~180 min。
在25MPa下处理60 min,制得的多孔陶瓷材料体积密度为0.88 g/c,孔体积为0.59c/g,孔尺寸分布范围为30~50 nm,抗压强度高达80MPa。
多孔陶瓷水热-热静压工艺具有以下优点:制得的多孔陶瓷材料抗压强度高、性能稳定、孔径分布范围广。
2.9快速自动成形工艺RP技术是1987年出现的,应用于制造业的高新技术。
RP技术的本质是用积分法制造三维实体。
在成形过程中,先由三维造型软件在计算机中生成部件的三维实体模型,然后将其用软件“切”出设定厚度的一系列片层,再将这些片层的数据信息传递给成形机,通过材料逐层添加法制造出来,而不需要特殊的模具、工具或人工干涉。
美国此项技术发展较为成熟,我国云南大学研究得比较深入。
3多孔陶瓷的应用多孔陶瓷材料由于其独特的多孔结构而具有热导率低、体积密度小、比表面积高,以及独特物理和化学性能的表面结构等优点,加之陶瓷材料本身特有的耐高温、化学稳定性好、强度高等特点,目前其应用已遍及环保、节能、化工、石油、冶炼、食品、制药、生物医学等多个科学领域,引起了全球材料学科的高度关注。
3.1催化剂载体由于多孔陶瓷作为催化剂载体比表面性高,因而具有良好的吸附性能和活性。
当多孔陶瓷被催化剂覆盖后,可以增加有效接触面积,使反应流体通过多孔陶瓷孔道时将大大提高转换效率和反应速率,从而提高催化效果。
此外,多孔陶瓷还具有耐热、不污染、机械性能高、硬度高、可以加工成形、成本低等优点。
正是因为具有这些优点,才使得多孔陶瓷材料能够在极其苛刻的条件下使用,因而已经被大量用于汽车尾气处理和化学工程的反应器中,来处理有毒、恶臭等有害气体。
