多孔陶瓷材料的应用及发展方向
- 格式:doc
- 大小:101.00 KB
- 文档页数:14
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。
多孔陶瓷的原材料多孔陶瓷是一种具有开放或封闭孔隙结构的陶瓷材料。
它具有高温稳定性、优异的化学稳定性和良好的吸附性能,广泛应用于过滤、分离、催化、吸附等领域。
多孔陶瓷的原材料主要包括陶瓷粉体、添加剂和模板剂。
一、陶瓷粉体陶瓷粉体是多孔陶瓷的主要原材料,通常由无机氧化物组成,如氧化铝、氧化硅、氧化锆等。
这些陶瓷粉体具有高熔点、高硬度和化学稳定性,能够在高温下保持稳定的结构和性能。
根据所需的应用要求,可以选择不同种类和粒径的陶瓷粉体。
二、添加剂添加剂是为了改善多孔陶瓷的性能而加入的材料。
常见的添加剂有结合剂、增强剂和抗氧化剂等。
结合剂可以提高陶瓷粉体之间的结合强度,增强陶瓷的力学性能。
增强剂可以增加陶瓷的抗压强度和耐磨性。
抗氧化剂可以提高陶瓷的高温稳定性,延长其使用寿命。
三、模板剂模板剂是用于形成多孔结构的模板,它可以通过一定的方法在陶瓷材料中形成孔隙。
常见的模板剂有有机物、无机盐和聚合物等。
有机物可以在高温条件下分解,形成气体释放,从而形成孔隙。
无机盐在高温条件下可以溶解,留下孔隙。
聚合物可以在高温下烧结形成孔隙。
四、制备工艺多孔陶瓷的制备主要包括混合、成型和烧结等过程。
首先,将陶瓷粉体与添加剂和模板剂混合均匀。
然后,将混合物成型为所需的形状,可以通过压制、注塑或3D打印等方法实现。
最后,将成型体进行高温烧结,使其形成致密的结构和孔隙。
五、应用领域多孔陶瓷具有广泛的应用领域。
在过滤领域,多孔陶瓷可以用于固液分离、气固分离和微滤等,例如水处理、空气净化和化学品分离。
在催化领域,多孔陶瓷可以作为载体用于催化剂的固定和分散,提高催化反应的效率和选择性。
在吸附领域,多孔陶瓷可以用于气体吸附、液体吸附和离子交换等,例如气体储存、废水处理和离子选择性吸附。
六、发展趋势随着科学技术的不断发展,多孔陶瓷的原材料和制备工艺也在不断创新。
近年来,有机-无机杂化材料和纳米孔道材料等新型多孔陶瓷材料得到了广泛关注。
此外,利用生物模板和自组装方法制备多孔陶瓷的研究也取得了重要进展。
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。
多孔陶瓷的应用多孔陶瓷是一种由烧制后的陶瓷物质制成的多孔性质的陶瓷材料。
由于其具有较大的内部孔隙率、良好的抗压强度、表面容易涂敷涂层等特点,多孔陶瓷正在被广泛用于各种工程中。
下面将介绍多孔陶瓷的应用历史和具体的应用领域。
一、多孔陶瓷的应用历史早在古代,人们就已经开始使用多孔陶瓷,如中国传说中的“瓷器”,就是多孔陶瓷烧制而成。
19世纪中叶,英国人开始涂敷抗腐涂层在水管上,陶瓷制品也开始被用于水工建筑中。
1908年,法国科学家尼古拉马索尼建立了抗腐陶瓷技术,标志着多孔陶瓷开始应用于工程实践。
1949年,英国科学家威廉斯托克尔发明了喷涂瓷砖,推广应用于各种结构表面,把多孔陶瓷的应用扩展到加工表面涂层和结构保护。
二、多孔陶瓷的具体应用领域(1)电子信息领域:多孔陶瓷被广泛应用于电子信息领域,如制造微电子零件和封装材料、制造内部结构支撑部件等;(2)化工领域:多孔陶瓷用于蒸发器降压、排放系统消除污染物,或作为回流炉的节能降耗,以替代钢制件;(3)建筑领域:多孔陶瓷用于制造建筑物的外墙砖,具有耐候性、耐腐蚀性的特点,使建筑物表面美观;(4)冶金领域:多孔陶瓷用于各种金属加工,模具中孔隙率高、抗压强度良好,使模具具备更佳的性能;(5)轻工制造领域:多孔陶瓷可用于制作机械零件,如管道连接件、绝缘套管等;(6)热能领域:多孔陶瓷在冷水器、采暖器等电热装置中,用于中空热交换,减少热能损失;(7)医护领域:多孔陶瓷可用于外科植入物的制作,比如制作骨瓷、脊柱等支架,替代金属材料;(8)环保领域:多孔陶瓷在吸附化学物质、脱硫、脱硝、除尘系统中也有广泛的应用,有效减少空气、水污染。
综上所述,多孔陶瓷是一种具有良好性能的陶瓷材料,它已经被广泛应用于电子信息、化工、建筑、冶金、轻工制造、热能、医护、环保等领域。
鉴于多孔陶瓷具备良好的物理力学性能、化学稳定性、抗压力强度,在这些领域的应用具有重要意义,为人类的发展进步起到重要作用。
多孔陶瓷骨修复材料的制备和骨组织工程中的应用随着人口老龄化的加剧和骨损伤等骨相关疾病的增加,对于骨修复材料的需求越来越高。
多孔陶瓷骨修复材料在骨组织工程中具有很大的潜力,逐渐成为骨修复领域的热点研究方向。
本文将介绍多孔陶瓷骨修复材料的制备方法以及在骨组织工程中的应用前景。
多孔陶瓷骨修复材料的制备主要包括原料选择、制备工艺、孔隙结构的控制等环节。
原料选择是多孔陶瓷骨修复材料制备的首要步骤。
通常选择的材料包括氧化锆(ZrO2)、羟基磷灰石(HA)、β-三磷酸钙(β-TCP)等。
这些材料具有良好的生物相容性和生物活性,能够促进骨组织再生。
制备工艺主要有烧结法、凝胶注模法、切割法等。
其中,烧结法制备的多孔陶瓷骨修复材料具有较高的力学性能和生物相容性,但孔隙结构不易调控;凝胶注模法制备的多孔陶瓷骨修复材料孔隙结构可控制性强,但力学性能相对较差。
因此,制备过程中需要根据具体需求选择合适的制备工艺,并通过后续的表面处理、改性等方法进一步优化材料性能。
多孔陶瓷骨修复材料在骨组织工程中具有广阔的应用前景。
首先,在骨缺损修复方面,多孔陶瓷骨修复材料能够提供良好的骨结合性和骨再生能力,促进骨组织的生长。
其孔隙结构可以提供生长因子的载体,有利于生长因子的控制释放,进而促进骨细胞的增殖和分化。
其次,多孔陶瓷骨修复材料还可以用于人工关节的替代。
通过与骨组织的无缝连接,可以实现生物力学功能的恢复。
此外,在口腔修复和植入材料领域,多孔陶瓷骨修复材料也得到了广泛应用。
其生物相容性和生物活性能够减少植入材料与机体之间的反应和排斥,提高植入材料的稳定性和生物学效应。
然而,多孔陶瓷骨修复材料仍然存在一些挑战和问题。
首先,材料的力学性能和孔隙结构之间存在矛盾。
孔隙结构越大,更有利于细胞的生长和骨成生,但相应地,材料的力学性能会降低。
因此,如何在兼顾力学性能的同时保持良好的孔隙结构成为需要解决的难题。
其次,多孔陶瓷骨修复材料的生物降解性也需要进一步研究。
多孔陶瓷材料的应用及发展方向摘要:介绍新型材料多孔陶瓷的特性和在诸多领域的应用,以及未来多孔陶瓷的发展方向。
关键词:多孔陶瓷;应用;发展方向引言在全球经济发展的浪潮中,环境与资源是人类遇到的两大难题,人们对节省资源、保护环境的要求越来越高。
多孔陶瓷正是适应了这种形势发展需求的新材料,它能够提高效率、节约能源,尤其在环境保护方面发挥着越来越大的作用。
多孔陶瓷在各行各业的应用已经越来越普遍地体现出了这两大方面的意义。
可以预计,多孔陶瓷将成为非常有活力、有发展前途的新的经济增长点。
多孔陶瓷是一种经高温烧成、内部具有大量彼此相通并与材料表面也相贯通的孔道结构的陶瓷材料。
多孔陶瓷的种类很多,目前研制及生产的所有陶瓷材料几乎均可以通过适当的工艺制成多孔体。
多孔陶瓷材料一般具有以下特性:化学稳定性好,通过材质的选择和工艺的控制,可制成使用于各种腐蚀环境的多孔陶瓷;具有良好的机械强度和刚度,在气压、液压或其他应力载荷下,多孔陶瓷的孔道形状和尺寸不会发生变化;耐热性好,用耐高温陶瓷制成的多孔陶瓷可过滤熔融钢水和高温气体;具有高度开口、内连的气孔;几何表面积与体积比高;孔道分布较均匀,气孔尺寸可控,在0.05~600µm范围内可以制出所选定孔道尺寸的多孔陶瓷制品。
多孔陶瓷的应用1、金属铸造多孔陶瓷在铸造业中的一个非常重要应用就是用作熔融金属过滤器。
陶瓷过滤器净化金属液的机理除了机械和反应过滤外,更重要的是对金属液起“整流”作用,这种作用使得金属液渣包被破坏,同时延长渣上浮时间,从而达到净化金属液的作用。
自从60年代中期多孔陶瓷过滤器首次用于处理铝合金以来,陶瓷材料的发展及浇铸操作技术的提高已使它们的应用扩大到包括熔模精密铸造、钢铸造工业及工业铸件等方面,即提高它们的机械性能,降低铸件废品率,提高铸件工艺出品率,延长金属切削加工刀具寿命等。
多孔陶瓷过滤器在钢的连铸中的应用使钢水的洁净度和产量得到提高,不仅降低了非金属夹杂物含量,而且有效地减少了水口堵塞。
近年来,工业发达国家所有的铸件几乎全部采用多孔陶瓷型内过滤浇铸工艺,并把此项工艺作为生产优质铸件的关键技术。
多孔陶瓷在铸造业中的另一个重要应用就是用于制备金属基—网状陶瓷复合材料,这种材料系用铸造方法在预制多孔陶瓷中浇入金属而成。
由于这类材料比普通铸件具有较大的阻尼系数,它将为机械工程解决振动问题提供了一条新的途径。
2、石油化工对于具有连通气孔的多孔陶瓷,当通过流体时,骨架对流体具有很好的接触、搅拌效果以及阻挡大颗粒的作用。
这些特性使得多孔陶瓷在化工生产中具有重要应用,如除臭装置等用的催化剂载体、气体吸收塔、蒸馏塔的填料以及流化床中的过滤器等。
利用多孔陶瓷向液体中吹入反应气体,用吹氧方法培养微生物等。
利用多孔陶瓷制成的酸性溶液电解用隔膜,可以防止电极间生成的物质与电解液相混合,提高电解效率。
3、核电工业从原子能发电厂产生的大量放射性废物中,大部分是可燃物,因此,需要经燃烧使其变为在化学上稳定的灰。
在燃烧过程中,放射性固体颗粒混入高温废气中排除,利用多孔陶瓷可以收集放射性的固体颗粒,进行再燃烧,实现净化处理,这样保管起来既安全又经济。
4、食品加工由于多孔陶瓷过滤液体时,没有溶出物,不会污染食品。
因此,制糖和酿造工业使用预涂层多孔陶瓷过滤器进行最后阶段的精密过滤,进行啤酒、醋、酒的精加工。
用这种方法精密过滤生啤酒时,可省掉加热处理工序,与其它方法相比,啤酒味道更美。
5、能源领域由于高开气孔率多孔陶瓷具有较大的表面积、密度低、热阻大等特性,使得它在能源领域中获得重要应用,如用作固体热转换元件、多孔燃烧器。
将多孔陶瓷换热元件置于燃烧气体通路中,能吸收排气中的热,然后以固体辐射的形式辐射到加热炉一侧,回收余热,可大幅度节能燃烧消耗量。
多孔陶瓷燃烧器具有耐高温、使用寿命长等优点,它不仅节能,而且可以减少NOx的排除物,是近年来发展起来的新型技术,具有十分诱人的应用前景。
6、环保领域多孔陶瓷在环保领域中的一个重要应用就是作为汽车尾气催化净化器,不仅可以收集柴油机排出的黑烟颗粒,还可以将废气中的CO转化为CO2转化为NO2,CnHm转化为H2O和CO2。
此外,它还可以用于高温废气的净化器、污水处理散气装置以及控制噪声的吸声材料等。
7、生物领域网眼型多孔陶瓷与人体的海绵骨具有近乎相同的三维网状结构。
由于这种多孔网状结构能使骨组织长入孔隙中,使种植体与生物体之间产生更为牢靠的固定,所以多孔生物陶瓷材料特别是网眼多孔羟基磷灰石材料将成为非常重要的骨移植材料,并成为当前无机生物材料研究中的热点。
多孔陶瓷发展方向近些年,多孔陶瓷的发展比较迅速,多孔陶瓷的应用也非常广泛。
从专利的申请情况可以看出,多孔陶瓷的应用已经涉及到人类生活和社会发展的各个方面。
虽然目前仍以传统的分离过滤及渗透用、绝热和换热及作为载体应用等为主,但多孔陶瓷跨学科应用的专利也比较多,再就是向尖端科技发展,特别是在航空航天方面的应用也相对较多,这说明多孔陶瓷的技术研究在突破传统的应用领域朝交叉学科和新的应用领域拓总之,从目前多孔陶瓷专利的申请情况可以看出,多孔陶瓷以后的研究方向和实际要突破的技术层次大致可以归纳为以下几个方面:1、在多孔陶瓷材料的分离过滤及渗透应用方面,尤其是随着大端面陶瓷过滤器的工业化推广应用,基于材料密封等技术要求的陶瓷过滤及渗透元件规格尺寸相应增大,故如何采用新的配方工艺和补强增韧的技术来提高其材料的强度和韧性及其它物化性能指标,这是必须深化研究和应尽早成熟化,产业化的必由之路。
例:可通过新的配方工艺制备纳米结构一一微米结构复合多孔陶瓷材料,多孔陶瓷材料因具有微米结构而有较高的硬度,具有纳米结构而有较高韧性。
改变这种复合材料中的纳米结构和微米结构比例,可调节材料的强度与韧性,或通过采用编织陶瓷纤维利用化学气相沉积技术,或制备陶瓷——金属复合材料来制备高强高空隙率的分离及渗透用多孔陶瓷材料。
2、多方位拓宽多孔陶瓷的功能性,可采用复合技术或嫁接技术制备一些多功能性材料。
例:开发和生产具有抗菌和净化功能的微孑L陶瓷材料;采用有机和无机材料复合技术制备电传导膜、生物反应膜等;采用陶瓷膜材料的表面修饰和改性技术,制备大尺寸无缺陷的或具有新功能的陶瓷膜材料,还有必要把高科技的纳米技术引入传感器多孔陶瓷领域,开发出微型化、集成化、智能化、多功能、高附加值的传感器新产品。
随着传感技术、数据处理技术、计算机技术、人工智能等相关技术的发展,多传感器信息融合必将成为未来复杂工业系统的重要技术。
以上领域的研究和开发对扩大多孔陶瓷的应用范围具有重要意义。
3、加强对多孔陶瓷材料应用性能的研究和提升。
例:材料的清洗再生技术、过滤系统的优化技术和集成技术,多孔陶瓷完整膜的无损在线检测技术研究等,提高产业化水平,并延长多孔陶瓷的使用寿命是其必须重点攻克的推广应用和市场化难关。
结束语多孔材料的研究与发展已经受到人们的普遍重视,许多研究在技术上已经成为可能。
随着多孔材料在能源、环保、化学工业方面的应用越来越广泛,对多孔陶瓷的进一步开发、应用和推广将带来很大的经济效益与社会效益。
多孔材料的研究与应用目前还存在的问题主要表现在:材料的脆性;缺乏完整材料的大规模生产系统;缺乏对材料孔结构精确设计与控制的有效手段;缺乏将孔结构与力学性能相联系的有效模型。
对于这些问题,一些有益的前沿性研究已取得明显的效果,与此同时,相关的基础理论研究也在积极进行中。
相信在不久的将来,多孔陶瓷材料应用会更加广泛,对我们生活的影响将更加深远。
参考文献:[1]马文,沈卫平,董红英,顾淑媛.多孔陶瓷的制造工艺及进展.粉末冶金技术,2002,20(6)[2]朱新文,江东亮,谭寿洪.多孔陶瓷的制备、性能及应用:(Ⅱ)多孔陶瓷的结构、性能及应用.陶瓷学报,2003,24(2)[3]鄢春根,徐有华,罗晓宁.我国多孔陶瓷专利分析与发展方向.[4]杨刚宾,蔡序珩,乔冠军,金志浩.多孔陶瓷制备技术及其进展.河南科技大学学报(自然科学版),多孔陶瓷材料是以刚玉砂、碳化硅、堇青石等优质原料为主料、经过成型和特殊高温烧结工艺制备的一种具有开孔孔径、高开口气孔率的一种多孔性陶瓷材料、具有耐高温,高压、抗酸、碱和有机介质腐蚀,良好的生物惰性、可控的孔结构及高的开口孔隙率、使用寿命长、产品再生性能好等优点,可以适用于各种介质的精密过滤与分离、高压气体排气消音、气体分布及电解隔膜等。
3特点(1)气孔率高。
多孔陶瓷的重要特征是具有中较多的均匀可控的气孔。
气孔有开口气孔和闭口气孔之分,开口气孔具有过滤、吸收、吸附、消除回声等作用,而闭口气孔则有利于阻隔热量、声音以及液体与固体微粒传递。
(2)强度高。
多孔陶瓷材料一般由金属氧化物、二氧化硅、碳化硅等经过高温煅烧而成,这些材料本身具有较高的强度,煅烧过程中原料颗粒边界部分发生融化而粘结,形成了具有较高强度的陶瓷。
(3)物理和化学性质稳定。
多孔陶瓷材料可以耐酸、碱腐蚀,也能够承受高温、高压,自身洁净状态好,不会造成二次污染,是一种绿色环保的功能材料。
(4)过滤精度高,再生性能好。
用作过滤材料的多孔陶瓷材料具有较窄的孔径分布范围和较高的气孔率与比表面积,被过滤物与陶瓷材料充分接触,其中的悬浮物、胶体物及微生物等污染物质被阻截在过滤介质表面或内部,过滤效果良好。
多孔陶瓷过滤材料经过一段时间的使用后,用气体或者液体进行反冲洗,即可恢复原有的过滤能力。
材质(1)高硅质硅酸盐材料,它主要以硬质瓷渣、耐酸陶瓷渣及其他耐酸的合成陶瓷颗粒为骨料,具有耐水性、耐酸性,使用温度达700℃。
(2)铝硅酸盐材料,它以耐火粘土熟料、烧矾土、硅线石和合成莫来石颗粒为骨料。
具有耐酸性和耐弱碱性,使用温度达1 000℃。
(3)精陶质材料,它以多种粘土熟料颗粒与粘土等混合烧结,得到微孔陶瓷材料。
(4)硅藻土质材料,它主要以精选硅藻土为原料,加粘土烧结而成。
用于精滤水和酸性介质。
(5)纯炭质材料,它以低灰分煤或石油沥青焦颗粒为原料,或加入部分石墨,用稀焦油粘结烧制而成,用于耐水、冷热强酸、冷热强碱介质以及空气的消毒和过滤等。
(6)刚玉和金刚砂材料,它以不同型号的电熔刚玉和碳化硅颗粒为骨料,具有耐强酸、耐高温的特性(7)堇青石、钛酸铝材料,其特点是热膨胀系数小,因而广泛用于热冲击环境。
添加剂(1)助熔剂陶瓷助熔剂的主要作用是降低烧成温度,增加液相,扩大烧成范围,提高坯体的力学强度和化学稳定性。
常用的助熔剂有长石、珍珠岩、滑石、蛇纹石、硅灰石、石灰石、白云石等。
(2)增塑剂陶瓷增塑剂主要作用是提高陶瓷坯体的整体塑性,保证坯体具有一定的强度,使坯体在烧成前保持原有形状。
常用的增塑剂有粘性土、木节土、球土等。
(3)粘结剂粘结剂是指为了提高坯体的强度或防止粉末偏析而添加到陶瓷坯料中的具有粘结作用的添加剂。