多孔陶瓷.doc

多孔陶瓷的制备、应用及发展前景 河北联合大学 材料科学与工程学院 09无机非金属材料工程二班 200908010209谭萌 摘要：多孔陶瓷材料是一类重要的陶瓷材料，由于其特有的三维多孔结构使其具有高孔隙率、良好的化学稳定性、小体积密度及低导热性等特点，从而被广泛应用于众多领域。本文回顾了多孔陶瓷材料的几种传统制备方法，并介绍了多孔陶瓷制备工艺的新进展，同时阐述了各种制备方法的特点，指出了今后多孔陶瓷的发展趋势和发展前景。 关键字：多孔陶瓷；造孔剂；烧结；前景 The preparation,Applications and Research Development of the Porous Ceramics Hebei United University Materials Science and Engineering Inorganic Nonmental Material Engineering Grade 3 Class 2 Meng Tan Abstract:The porous ceramics are very important kinds of ceramic materials.Due to their special 3-D porous structure,the porous ceramics possess high porosity,satisfactory chemical durability,low bulk density and low heat conductivity and were qpplied in many fields.This article reviews the traditional fabrication methods,introduces the new progress in preparation of the porous ceramics,and also describes the characteristics of the different techniques for fabrication of the porous ceramics,indicates the developing trandency. Key words:porous ceramics;porogen;sintering;prospect 1 引言 多孔陶瓷具有低密度、高渗透率、抗腐蚀、比表面积大、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。多孔陶瓷可用作高温气体净化器、柴油机排放的固体颗粒过滤器、熔融金属过滤器，用于需要使用在高温下抗化学腐蚀和渗透性好的材料的设备上，以及作为物理分离用隔板，处理化工厂废物和汽车尾气的催化剂载体［1-2］。它们可用作耐火材料、隔热材料、传感器、热敏电阻［3］和多孔压电陶瓷［4］、热交换器等。此外，它们在生物医用领域也具有潜在的应用前景［5］。总之，多孔陶瓷的应用已遍及冶金、化工、能源、环保、生物等多个领域，引起了全球材料学科的高度关注。 2 多孔陶瓷的制备方法 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 多孔陶瓷的传统制备工艺 2.1.1 通过机械挤出成孔的制备工艺 本工艺的特点是靠设计好的多孔金属模具来成孔。将制备好的泥条通过一种具有蜂窝网格结构的模具挤出成型，经过烧结就可以得到最典型的多孔陶瓷即现用于汽车尾气净化的蜂窝状陶瓷［6］。此外，也可以在多孔金属模具中利用泥浆浇注工艺获得多孔陶瓷［7］。该类工艺的优点在于可以根据需要对孔形状和孔大小进行精确设计，对于蜂窝陶瓷最常见的网格形状为三角形、正方形。其缺点是不能成形复杂孔道结构和孔尺寸较小的材料。 2.1.2 通过颗粒堆积形成气孔的制备工艺［8］ 本工艺的特点是凭借骨料颗粒按一定堆积方式可以形成的颗粒空隙，在烧结过程中，由于粘合剂如SiO2-Al2O3-R2O-RO系玻璃在高温下产生液相，使陶瓷颗粒相互接触的部分被烧结在一起，颗粒间的空隙形成相互贯通的微孔。通过控制骨料的粒径和粒径分布，便可以获得孔径为0.1～600μｍ的微孔陶瓷。骨料颗粒的形状、粒径、粒径分布、各种添加剂的含量和烧成制度对微孔体的孔径分布和孔径大小有直接影响。对于平均孔径dp与颗粒粒径D及气孔率P存在如下关系：dp=0.46D√p 2.1.3 有机泡沫浸渍工艺 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