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| 多孔陶瓷新型制备工艺研究 |
| 来源：中国粉体技术网 更新时间：2014-07-08 10:50:14 浏览次数： |
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（中国粉体技术网/可岩）随着对环境保护投入的大幅度增加，我国环保产业发展较快，成为国民经济的重要组成部分。国家《新材料产业“十二五”发展规划》鼓励支持陶瓷过滤膜和新型无毒蜂窝陶瓷脱硝催化剂等产品。多孔陶瓷因其具备多种优点，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，在有害气体和液体的处理方面正不断取代其他材料而赢得越来越广阔的市场，引起了全球材料学科的高度重视。
随着科技的发展，多孔陶瓷的制备工艺有了很大的进步，主要集中在以下几点：
1.孔梯度制备方法
孔梯度陶瓷是指孔径随厚度作有规律地缩小或增大的陶瓷材料，按孔的分布状况可分为连续孔梯度陶瓷和阶梯状孔梯度陶瓷。孔梯度多孔陶瓷的制备方法主要有致孔剂梯度排列法、有机前驱体浸渍法以及沉淀生成法等。
致孔剂梯度排列法是将混有不同粒径致孔剂的骨料按致孔剂粒径从大到小的顺序一层一层的平铺在模具内，经过压制成型、干燥和烧成而制得孔梯度多孔陶瓷。有机前驱体浸渍法是将不同孔径的有机前驱体分别浸入陶瓷浆料中，然后按孔径从大到小的顺序叠放在一起，经干燥烧成即可得到孔梯度多孔陶瓷。沉淀生成法是将改性的不同粒度的致孔剂粉末置人同一陶瓷浆料中，会出现共同沉淀，由于不同粒度致孔剂的沉淀速率不同，可以获得不同粒度的致孔剂组分连续变化的沉积层，经干燥、成型、烧结即可获得具有孔梯度的多孔陶瓷。最近，出现了利用离心烧结技术制备孔梯度多孔陶瓷的报道，它是利用离心力使孔梯度沿径向线性变化。
2. 离子交换法
层状硅酸纳晶体与十八烷基三甲基溴化铵在水中充分混合，硅酸盐层间的阳离子与铵盐阳离子将自发地进行交换，由于铵盐离子体积较大，硅酸盐的片层结构会因铵盐的引入而发生弯曲变形，弯曲的片层之间发生缩聚，将有机物包围在片层当中，经高温烧结除去有机物, 即形成多孔SiO2。
3.水热-热静压法
该工艺通过水作为压力传递介质制备各种孔径的多孔陶瓷。其制备步骤为：硅凝胶和10% (质量分数)的水混合，置于高压釜中，压力10~ 15MPa，温度为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~ 180min，在25MPa下处理60min，可制得的多孔陶瓷体积密度为0. 88g /cm3，孔体积为0. 59cm3 /g，孔尺寸分布范围为30~ 50nm， 抗压强度高达80MPa。多孔陶瓷水热-热静压工艺具有以下优点：制得的多孔陶瓷抗压强度高、性能稳定、孔径分布范围广。
4.冷冻干燥工艺
这种基于冷冻原理的独特的陶瓷制备工艺可以制备具有复杂孔结构的多孔陶瓷。其原理是在陶瓷料浆冷冻的同时，控制晶体冰单向生长，在低压条件下进行干燥处理，此时溶剂冰升华而排出，坯体中形成定向排布的孔结构，之后进行烧结。该工艺的特点是坯体烧成收缩小、烧成控制简单、孔结构可设计性强、制品机械强度相对较好。
5.组织遗传制备工艺
该工艺是利用植物材质(木材、竹子等)的天然多孔组织，将其在800~ 1000℃下和惰性气体环境中热解碳化得到与木材多孔结构几乎完全相同的碳预制体。然后以碳预制体为模板，1600℃时液态硅蒸发形成的硅蒸汽渗入模板与碳化合形成多孔碳化硅陶瓷。该工艺过程简单，成本低廉，但制品的孔结构主要决定于材质本身的组织，可设计性较差，同时SiC的转化率相对较低。也可将木材在真空中浸渍渗入树脂，之后在1200℃左右热解，冷却后得到一定孔隙率的木材陶瓷。
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