浅谈多孔陶瓷
多孔陶瓷标准
多孔陶瓷标准
1.尺寸和形状
多孔陶瓷的尺寸和形状应符合设计要求，且表面平整、无裂纹、无气泡、无杂质。
形状可为任意形状，但一般应为块状或片状。
2.密度和气孔率
多孔陶瓷的密度和气孔率应符合设计要求。
密度范围一般在0.3～2.0g/cm3之间，气孔率范围一般在10%～60%之间。
3.机械强度
多孔陶瓷的机械强度应符合设计要求，一般要求在0.1～10MPa之间。
4.耐腐蚀性
多孔陶瓷应具有一定的耐腐蚀性，能够承受一定的化学物质侵蚀。
一般要求在酸性或碱性溶液中浸泡一定时间后，其表面无明显变化。
5.热导率
多孔陶瓷的热导率应符合设计要求，一般要求在0.1～10W/（m·K）之间。
6.电性能
多孔陶瓷的电性能应符合设计要求，如具有绝缘性、导电性或半导体性能等。
7.气密性
多孔陶瓷应具有一定的气密性，能够防止气体渗透或渗漏。
一般要求在一定压力下进行测试，无气体渗漏。
8.生产工艺
多孔陶瓷的生产工艺应符合环保要求，且生产过程安全可靠。
一般采用粉末烧结法、颗粒堆积法、有机泡沫浸渍法等方法制备。
9.应用领域
多孔陶瓷的应用领域广泛，如催化剂载体、过滤器、吸附剂、热交换器等。
不同应用领域对多孔陶瓷的性能要求不同，需要根据具体情况进行选择。
10.安全环保要求
多孔陶瓷的生产和使用应符合安全环保要求，无有毒物质排放，不产生环境污染问题。
在使用过程中，应严格按照使用说明进行操作，避免出现安全事故。
浅谈多孔陶瓷材料及其过滤技术
水平也有 了很大地提高 。
目前 ． 多孔 陶瓷材料 的高效节 能装置 ， 在过 滤机理 和 工艺 效果方 面均有新 的突破 ，在世界各 地 已得 到大量 的
２１ 微孔 陶瓷过滤元件 和微 孔 陶瓷过滤器 ．
其特点是 ： 能耗低 ， 约为真空过滤机 的 １％； ０ 成 ２ ０世 纪 ５ ０年代 ， 国 、 国等先 后开 发 了各种 ＳＣ 推广 应用 。 法 美 ｉ、
关键词 ： 多孔 陶瓷材料 ； 过滤技术 ； 发展前景
１ 引 言
多孔 陶瓷是一种 以耐火 原料 为骨料 ， 以结合剂 ， 配 经
２ 多孔 陶瓷 滤 材 技 术 的发展 现 状
多孔 陶瓷是 一种含有 较 多孔洞 ．并 利用其 结构 或表
过高温 烧结 而制成 的陶瓷 过滤材料 ，其结 构 内部具 有大 面达到所 需性能 的过滤材 料 。其 主要 的制备方 法有 添加 量 的微 细气孑 。它除具有耐 高温 、 Ｌ 高压 、 耐酸 、 碱腐蚀 等特 造孔剂法 、 发泡法 、 有机 泡沫 浸渍法 和溶胶一凝 胶法 。常
性外 ， 具有孔径 均匀 、 还 透气性 高等特点 。因此 ， 可广泛用 用于 电化 学 陶瓷 膜及熔融 金属 、 液体 、 体等 的过滤 。 由 气
作过滤 、 分离 、 布气 和消音材 料 。２ ０世纪 ５ ０年代后 ， 国外 于再生性 差 、 成本 高及孔 结构难控 制等 方面 的缺点 ， 其 使 就开 始应用 多孔 陶瓷做过 滤元件进 行上 、 下水 净化 ； 矿泉 应用受 到制约 。通过完善 制备工 艺 、 良材质 、 改 协调孔 隙
约 ０ 另 整 连 莫来 石 、ｒ 陶瓷纤 维等气 、 过滤器 ， ＺＯ 、 液 以及微生 物处 理 本 低 ， 为 板 矿 过 滤 机 的 ５ ％。 外 ， 机 自动 控 制 ； 续
多孔陶瓷材料的制备与表征研究
多孔陶瓷材料的制备与表征研究一、引子：多孔陶瓷材料是具有许多孔隙结构的特殊材料，广泛应用于过滤、吸附、催化等领域。
本文旨在探讨多孔陶瓷材料的制备方法和表征技术。
二、制备方法：1. 泡沫陶瓷材料泡沫陶瓷材料是一种具有高度结构有序和孔隙连通的多孔材料，制备方法多样。
一种常见的方法是以聚合物泡沫为模板，采用浇注、喷涂等方法制备泡沫预体，然后经过热解和烧结得到陶瓷材料。
2. 模板法模板法是一种常见的多孔陶瓷制备方法，通过采用不同孔隙大小的模板，可以制备出不同孔径的陶瓷材料。
常用的模板包括聚苯乙烯微球、树脂珠等，将模板与陶瓷原料混合，烧结后，通过溶解或者燃烧去除模板，从而得到多孔陶瓷材料。
3. 发泡法发泡法是一种常用的制备多孔陶瓷材料的方法，通过在陶瓷浆料中加入气泡剂，使其在烧结过程中发生气泡膨胀，形成孔隙结构。
发泡法制备的多孔陶瓷材料孔隙布局均匀，孔径可调。
4. 真空浸渍法真空浸渍法是一种制备高度有序多孔陶瓷材料的方法。
首先制备出二氧化硅或其他陶瓷材料的溶胶，然后将其浸渍到特殊的介孔硅胶膜上，经过多次浸渍和热解处理，最终得到孔径可调的多孔陶瓷材料。
三、表征技术：1. 扫描电子显微镜（SEM）SEM可以观察到材料的表面形貌和孔隙结构。
通过SEM图像可以评估多孔陶瓷材料的孔径分布、孔隙连通性等，并可以对制备方法进行优化改进。
2. 氮气吸附-脱附法（BET）BET技术可以用来测定纳米孔隙的孔径和比表面积。
通过测定材料在吸附和脱附过程中氮气的吸附量，可以计算出材料的比表面积和孔隙体积。
3. 压汞法压汞法是一种测量材料孔隙结构及孔隙分布的方法。
利用孔隙的连通性，通过施加不同的压力，测定压汞的饱和和释放曲线，从而得到材料的孔隙直径和孔隙分布。
4. X射线衍射法（XRD）XRD可以通过分析材料的衍射谱来确定多孔陶瓷材料的结晶相、晶粒尺寸等信息。
结合其他表征技术，可以评估材料的热稳定性和晶格缺陷等特性。
结语：多孔陶瓷材料的制备和表征是一个复杂而重要的领域。
多孔陶瓷的原材料
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。
浅谈多孔陶瓷材料及其过滤技术
浅谈多孔陶瓷材料及其过滤技术朱俊【摘要】陶瓷过滤器以其独特的功能特性,在分离、净化领域中已成为一种不可替代的产品。
本文根据多孔陶瓷过滤技术的发展变迁,对多孔金属滤材与多孔陶瓷滤材的性能进行了比较,阐述了多孔陶瓷滤材过滤元件的性能指标及过滤原理,介绍了多孔陶瓷及过滤器的应用现状,同时指出了多孔陶瓷材料过滤技术的发展前景。
%The porous ceramic filter elements formed as a ceramic filter,in all sectors of the separation,purification had been a more comprehensive application.Ceramic filter with its unique features,in theseparation,purification had became an indispensable product.According to the development of porous ceramic filter technology changed of porous metal filters and porous ceramic filter performance advantages,described porous ceramic filter performance filter elements and filtrationtheory,introduced the porous ceramic filter applications market,Noting that the filter of porous ceramic materials technology development prospects.【期刊名称】《佛山陶瓷》【年(卷),期】2011(021)011【总页数】6页(P23-24,25-28)【关键词】多孔陶瓷材料;过滤技术;发展前景【作者】朱俊【作者单位】湖北武汉化工材料公司,武汉430055【正文语种】中文【中图分类】TQ174.758多孔陶瓷是一种以耐火原料为骨料，配以结合剂，经过高温烧结而制成的陶瓷过滤材料，其结构内部具有大量的微细气孔。
多孔陶瓷分类
多孔陶瓷分类一、简介多孔陶瓷是一种具有开放孔隙结构的陶瓷材料，它的孔隙率通常在20%到70%之间。
多孔陶瓷因其独特的结构和性能，在各个领域得到广泛应用。
根据其特性和用途的不同，多孔陶瓷可以分为多个不同的分类。
二、按用途分类1. 过滤陶瓷过滤陶瓷是多孔陶瓷的一种，其主要功能是过滤和分离固体颗粒、悬浮物或液体中的杂质。
过滤陶瓷具有高孔隙率和均匀的孔径分布，能够有效去除微小颗粒和胶体物质，广泛应用于水处理、环境保护和化工等领域。
2. 吸附陶瓷吸附陶瓷是一种具有较大表面积和丰富孔隙的多孔陶瓷材料。
它可以通过吸附和解吸的过程来吸附、分离和回收气体或液体中的有害物质。
吸附陶瓷广泛应用于空气净化、有机废气处理和催化剂载体等领域。
3. 保温陶瓷保温陶瓷是一种具有低热导率和良好绝缘性能的多孔陶瓷材料。
它能够有效隔热和保温，广泛应用于建筑、冶金和电子等领域，用于保护设备和提高能源利用效率。
4. 生物陶瓷生物陶瓷是一种具有良好生物相容性和生物活性的多孔陶瓷材料。
它可以用于修复骨组织和组织工程，广泛应用于医疗和生物科技领域。
三、按制备方法分类1. 泡沫陶瓷泡沫陶瓷是一种通过泡沫模板法制备的多孔陶瓷材料。
其制备过程包括泡沫模板的制备、浆料的渗透和烧结等步骤。
泡沫陶瓷具有均匀的孔隙结构和较低的密度，广泛应用于隔热、过滤和吸附等领域。
2. 泡状陶瓷泡状陶瓷是一种通过发泡剂制备的多孔陶瓷材料。
其制备过程包括发泡剂的添加、混合和烧结等步骤。
泡状陶瓷具有较大的孔隙率和均匀的孔径分布，广泛应用于过滤、吸附和催化等领域。
3. 模板法陶瓷模板法陶瓷是一种通过模板法制备的多孔陶瓷材料。
其制备过程包括模板的制备、浆料的注入和烧结等步骤。
模板法陶瓷具有可控的孔隙结构和孔径分布，广泛应用于分离、过滤和吸附等领域。
四、按材料分类1. 硅碳化陶瓷硅碳化陶瓷是一种以碳化硅为主要组分的多孔陶瓷材料。
它具有高温稳定性、耐腐蚀性和良好的机械性能，广泛应用于高温过滤、催化和磨料等领域。
多孔陶瓷
多孔陶瓷制备工艺1. 多孔陶瓷概述多孔陶瓷又被称为微孔陶瓷、泡沫陶瓷，是一种新型陶瓷材料，是由骨料、粘结剂和增孔剂等组分经过高温烧成的，具有三维立体网络骨架结构的陶瓷体。
多孔陶瓷是近30年来受到广泛关注的一种新型陶瓷材料，因其基体孔隙结构可实现多种功能特性，所以又称为气孔功能材料。
多孔陶瓷不仅具有良好的化学稳定性及热稳定性．而且还具有优异的透过性、高比表面积、极低的电导率及热导率等性能。
可用作过滤材料、催化剂载体、保温隔热材料、生物功能材料等，目前已经广泛应用于化工、能源、冶金、生物医药、环境保护、航空航天等诸多领域。
多孔陶瓷一般可按孔径大小分为3类：微孔陶瓷(孔径小于2nm)、介孔陶瓷(孔径为2～50nm)及宏孔陶瓷(孔径大于50nm)。
若按孔形结构及制备方法，其又可分为蜂窝陶瓷和泡沫陶瓷两类，后者有闭孔型、开孔型及半开孔型3种基本类型。
根据陶瓷基体材料种类，将其分为氧化铝基、氧化锆基、碳化硅基及二氧化硅基等。
需要指出的是，多孔陶瓷种类繁多，可以基于不同角度进行分类。
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。
他们利用氧化铝、高岭土等陶瓷材料制成多孔陶瓷用于铝合金铸造中的过滤，可以显著提高铸件质量，降低废品率，并在1980年4月美国铸造年会上发表了他们的研究成果。
此后，英、俄、德、日等国竞相开展了对多孔陶瓷的研究，已研制出多种材质、适合不同用途的多孔陶瓷，技术装备和生产工艺日益先进，产品已系列化和标准化，形成为一个新兴产业。
我国从20世纪80年代初开始研制多孔陶瓷。
多孔陶瓷首要特征是其多孔特性，制备的关键和难点是形成多孔结构。
根据使用目的和对材料性能的要求不同，近年逐渐开发出许多不同的制备技术。
其中应用比较成功，研究比较活跃的有：添加造孔剂工艺，颗粒堆积成型工艺，发泡工艺，有机泡沫浸渍工艺等传统制备工艺及孔梯度制备方法、离子交换法等新制备工艺。
2.1 多孔陶瓷的传统制备工艺2.1.1 添加造孔剂工艺该工艺通过在陶瓷配料中添加造孔剂，利用造孔剂在坯体中占据一定的空间，然后经过烧结，造孔剂离开基体而成气孔来制备多孔陶瓷。
浅谈多孔陶瓷
浅谈多孔陶瓷08 化本黄振蕾080900029摘要：随着控制材料的细孔结构水平的不断提高以及各种新材质高性能多孔陶瓷材料的不断出现，多孔陶瓷的应用领域与应用范围也在不断扩大，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，引起了全球材料学关键词：多孔陶瓷制备应用发展0. 引言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, 可以分为三类: 粒状陶瓷烧结体、泡沫陶瓷和蜂窝陶瓷[ 1]。
多孔陶瓷由于均匀分布的微孔和孔洞、孔隙率较高、体积密度小, 还具有发达的比表面, 陶瓷材料特有的耐高温、耐腐蚀、高的化学和尺寸稳定性, 使多孔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、保温材料、生物殖入材料, 特种墙体材料和传感器材料等方面得到广泛的应用[ 2]。
因此, 多孔陶瓷材料及其制备技术受到广泛关注。
1 多孔陶瓷材料的制备方法1. 1 挤压成型法挤压是一种塑性变形工艺, 可分为热挤压和冷挤压。
一般是在压力机上完成, 使工件产生塑性变形, 达到所需形状的一种工艺方法。
其过程是将制备好的泥条通过一种预先设计好的具有蜂窝网格结构的模具挤出成形, 经过烧结后就可以得到典型的多孔陶瓷。
目前, 我国已研制出并生产使用蜂窝陶瓷挤出成型模具达到了400孔/ 2. 54 cm X 2. 54 cm 的规格。
美国与日本已研制出了600孔/ 2. 54 cm X 2. 54 cm、900孔/ 2.54 cm X 2. 54 cm 的高孔密度、超薄壁型蜂窝陶瓷。
我国亦开始了600 孔/ 2. 54 cm X2. 54 cm 挤出成型模具的研究, 并取得了初步成功[ 3]。
例如, 现在用于汽车尾气净化的蜂窝状陶瓷, 它是将制备好的泥条通过一种预先设计好的具有蜂窝网格结构的模具挤出成型, 经过烧结后得到典型的多孔陶瓷。
其工艺流程为：原料合成+水+有机添加剂T混合练混T挤出成型T干燥T烧成T制品。
多孔陶瓷材料在环境工程中的应用研究
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。
第十章 多孔陶瓷
干燥
蜂窝陶瓷的成品率在很大程 度上取决于干燥工艺。坯体各部 分干燥速率不同，会造成收缩不 一致而开裂。目前大多采用微波 干燥工艺。
微波干燥的特点
以微波辐射使生坯内极性强的分子， 主要是水分子运动加剧，转化为热能干 燥湿坯。微波频率高、产生的热量大、 加热效果比高频电干燥好。而且穿透深 度大于红外线辐射，有利于热湿传导， 使干燥过程快速均匀。小件坯体的干燥 仅需数分或数秒钟。因水分子强烈地吸 收微波，使微波干燥具有良好的选择性， 水份多处干燥得快，易使干燥趋于均匀
骨料堆积工艺工艺流程
骨料 配料 多孔材料 成型 烧结
添加剂
颗粒
孔 颗粒
道 液 相 粘 结 部 分
颗粒
颗粒
孔道形貌示意图
添加造孔剂工艺
添加造孔剂工艺是通过在陶 瓷配料中添加造孔剂，利用造孔 剂在坯体中占据一定空间，然后 经过烧结造孔剂离开基体而形成 气孔来制备多孔陶瓷。
无机造孔剂
碳酸铵，碳酸氢铵，氯化铵，碳酸钙 无机碳如煤粉碳粉等
蜂 窝 陶 瓷 -几 何 特 性
外径ⅹ高ⅹ厚 mmⅹmm ⅹmm
孔密度 孔 数 孔/in2(cm2) 孔 径 (mm)壁 厚 (mm) 比表面积 开孔率 m2/ m3 (%)
150ⅹ150 ⅹ50
150ⅹ150 ⅹ100 150ⅹ150 ⅹ150 150ⅹ150 ⅹ300 150ⅹ150 ⅹ450 150ⅹ150 ⅹ600
烧成
蜂窝陶瓷含有大量的有机成型粘 结剂，在烧成时应特别注意低温阶段 （120～600℃）的升温速度和气氛的 控制。低温阶段升温速度一般为10～ 20℃/h，如升温过快易引起坯体开裂 或孔道壁起泡，特别是外壁的起泡。 另外，有机物应在坯体出现液相前使 用充分的氧化气氛，使之充分排净， 否则易产生（黑心）现象。
多孔陶瓷
陶瓷孔道后，将大大提高转换效率和反应
速度。
例如用泡沫陶瓷和蜂窝陶瓷被覆贵金 属或稀土金属催化剂后，可用于汽车的尾 气处理，使层气中的CO、CmHn化合物转
化为CO2，并能使捕获的炭粒在较低的温
度下起燃，使净化过滤器催化再生。
当多孔陶瓷的孔径小于气体分子平 均自由程时，不同气体具有不同的渗透
能力，利用多孔陶瓷的这一特点，可选
择性地分离某一反应生成的气体产物，
而使反应速度加快。
作敏感元件
利用多孔陶瓷探头制成的土壤水分测定 装置，可快速测出土壤中的水分变化，其
探头的灵敏度取决于材料的气孔率及孔径。
多孔陶瓷片两侧镀覆电极后，插入土
壤中，土壤含盐率的高低将由陶瓷片的电
阻值变化而反映出来。
作为隔膜材料
在电解法生产双氧水工艺中，用多孔
多孔陶瓷的孔结构特征与陶瓷本身的优异性能结 合,使其具有均匀的透过性、发达的比表面积、低密度、 低热导率、低热容以及优良的耐高温、耐磨损、耐气候 性、抗腐蚀性和良好的刚度、一定的机械强度等特性。 这些性能使多孔陶瓷成为发展迅速,应用广泛,前景广阔 的新型材料。
2.2多孔陶瓷的孔隙形成机理 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
多孔陶瓷材料的传热性能
多孔陶瓷材料的传热性能多孔陶瓷材料是一类具有特殊结构的材料，具有许多独特的物理性质。
其中一个重要的性质就是其传热性能。
多孔陶瓷材料的多孔结构可导致其热传导能力降低，因此在许多应用中，如热隔离和保温材料中有广泛的应用。
本文将探讨多孔陶瓷材料的传热性能，并简要介绍其在不同领域中的应用。
多孔陶瓷材料的传热性能取决于其孔隙结构和热传导机制。
通常，多孔材料的热传导能力会因孔隙率的增加而降低。
孔隙结构不仅决定了热传导路径的长度，还决定了热传导的阻力。
由于多孔陶瓷材料的微观结构复杂，其中存在大量的孔洞和微孔，导致传热时热量需要在这些孔道之间传递，从而增加了传热过程中的热阻。
此外，多孔结构还可以降低辐射传热，因为孔洞可以阻挡热辐射的传输。
在多孔陶瓷材料的传热性能中，气体传热占据着重要的地位。
由于多孔材料中存在大量的孔隙，气体传热可以通过气体对流和气体辐射进行。
对于孔隙结构较大的多孔体，主要的传热方式是气体对流，而对于孔隙结构较小的多孔体，则主要通过气体辐射进行传热。
气体对流传热的基本原理是通过气体分子的对流流动来传递热量，而气体辐射传热则是通过热辐射传播进行。
多孔陶瓷材料的传热性能也受到材料本身的热导率和导热系数的影响。
多孔陶瓷材料通常具有较低的热导率和导热系数，这与其孔隙结构和材料组分有关。
孔隙结构的存在会导致传热路径的增加，阻碍热传导的发生，从而使热导率和导热系数降低。
多孔陶瓷材料的传热性能在许多领域中得到应用。
在建筑工程领域中，多孔陶瓷材料可以用作保温材料，可以减少热量的传递，提高建筑物的保温性能。
此外，多孔陶瓷材料还可用于制造隔热材料，以降低设备和管道的热损失。
在能源领域中，多孔陶瓷材料可以用作热交换器的散热材料，可以提高热交换的效率。
在汽车制造领域，多孔陶瓷材料可用作汽车尾气净化器的载体，可有效提高尾气的净化效率。
然而，多孔陶瓷材料的传热性能也存在一些挑战。
由于孔隙结构的存在，多孔陶瓷材料易受吸水和吸湿的影响，这可能会导致材料的传热性能下降。
多孔陶瓷定义
多孔陶瓷定义作为一种具有特殊性质的材料，多孔陶瓷在现代科技发展中起到了很重要的作用。
多孔陶瓷是指不同大小、形状和数量的孔隙结构均匀分布在材料内部，具有高孔隙度和大表面积的陶瓷制品。
本文将从多孔陶瓷的定义、制备方法、组成材料、分类及其应用等方面加以介绍。
一、多孔陶瓷的定义多孔陶瓷是一种孔结构合理、孔隙度高、孔径范围广、形态复杂、性能多样、制备方法多种多样的特种陶瓷材料。
与传统陶瓷材料相比，多孔陶瓷具有以下几个特点：（1）多孔结构：具有不同大小、形状和数量的孔隙结构均匀分布在材料内部。
（2）高孔隙度：孔隙体积占整个多孔陶瓷体积的百分比很高，通常在20%以上，能够提高其吸附、分离、传输等性能。
（3）大表面积：多孔陶瓷表面积由于孔隙的存在，相对于其它陶瓷材料而言，表面积较大，所以在很多领域被广泛应用。
（4）化学稳定性：多孔陶瓷的材料组成不易被化学物质破坏，具有很好的化学稳定性和生物相容性。
（5）机械强度高：虽然多孔陶瓷具有很高的孔隙度，但制备过程中可以控制孔径和孔隙度，所以其机械强度并不比致密陶瓷材料低。
二、多孔陶瓷的制备方法多孔陶瓷的制备方法主要包括以下几种：（1）泡沫陶瓷加工法：根据泡沫多孔体的原理，将泡沫塑料通过真空成型获得泡沫型芯坯，然后涂上涂料后通过真空包封，再经高温焙烧，将泡沫烧成多孔瓷体。
（2）模板法：以有机多孔体或无机材料得到的多孔体为模板，在其表面沉积制作陶瓷瓷体的材料，焙烧时模板被热解或燃尽，从而形成多孔陶瓷。
（3）凝胶注模法：以纳米凝胶成的水基体系，通过注模成型，经过干燥、烘焙、烧结等工序形成多孔瓷体。
（4）发泡陶瓷法：利用一定的发泡剂在干模压制的过程中加入，通过高温焙烧，发泡剂分解为气体从微孔中释放，从而形成多孔瓷体。
（5）凝胶浸渍法：将多孔材料浸泡在陶瓷材料的溶液中，通过静态或动态方式使溶液充盈材料毛细空隙，接着进行干燥、烧结等加工流程，最终形成多孔陶瓷。
三、多孔陶瓷的组成材料多孔陶瓷的组成材料可以分为有机材料和无机材料两类。
多孔陶瓷材料的制备工艺
多孔陶瓷材料的制备工艺在我们今天聊聊多孔陶瓷材料的制备工艺，嘿，你有没有想过，陶瓷除了能做漂亮的花瓶、碗碟，还能有这么多高大上的用途？多孔陶瓷就是其中一种，听上去很酷吧？说白了，就是一种内部有很多小孔的陶瓷材料，像海绵一样。
它不仅轻巧，而且能吸收很多东西，真是个“百事通”呢。
想要制作多孔陶瓷，得从原材料说起。
那些粉粉的陶瓷材料，通常是粘土、长石、石英这些。
哎，这可不是随便找找就行，要选择合适的比例，才能保证最后的成品好得不要不要的。
这就像做饭，材料不对，味道就差了。
这些材料要经过粉碎、混合，然后形成一个均匀的浆料。
想象一下，把这些材料搅和在一起，声音那叫一个热闹，简直像在开派对。
得把这些浆料倒进模具里，真是太有意思了。
想象一下，像给蛋糕模具倒面糊一样，然后压紧，确保没有气泡，越紧越好。
待它们成型后，就得把这些模具放进烤箱，开始高温烧制。
这里的温度可是相当高，能达到1200摄氏度以上！听起来是不是让人觉得毛骨悚然？不过没事，这就是陶瓷变身的过程，像是给它们上了个“特训班”，最后才能变得坚硬又耐用。
不过，别以为烧制完就万事大吉。
接下来得把这些陶瓷拿出来，冷却一段时间，让它们“缓一口气”。
冷却的过程中，内部的孔隙就会慢慢显现出来，嘿，变得跟小海绵一样，既轻又能吸水。
等这些陶瓷彻底冷却后，得进行一些后处理。
比如，打磨、抛光，确保表面光滑、漂亮。
就像给新衣服熨烫，得把皱巴巴的地方处理掉，才能穿出去显得精神抖擞。
说到这里，可能有人会问，多孔陶瓷到底有什么用？这可多了去了，真是应有尽有。
它们常用于过滤、隔热、吸声、甚至生物医用材料，像是给水过滤器装个“海绵芯”，让水变得更干净。
再比如，做建筑材料的时候，用多孔陶瓷可以让墙体更轻，同时提高隔热性能，冬暖夏凉，真是一举多得。
这些多孔陶瓷还能用于环境保护领域。
比如，能吸附有害气体，简直是环保小卫士。
想象一下，我们的空气更清新，生活环境更美好，这种感觉真是太棒了！而在医疗领域，多孔陶瓷又是“救命稻草”，可以用作骨移植材料，帮助受伤的骨头愈合，简直是科技与爱心的结合。
多孔陶瓷研究现状
过水蒸气旳蒸发而制得多孔陶瓷。用此措施
制得多孔材料旳优点抗压强度高、性能稳定,
且多孔材料孔径分布范围广。
5、多孔陶瓷旳表征与性能检测
5.1 多孔陶瓷构造表征及其测试
多孔陶瓷旳性能与其孔旳构造参数，如孔隙
率、孔径、孔径分布、孔隙形貌、比表面积
等最基本旳参量有着直接旳关系。其中孔隙
一种领域。薛明俊等人使用羟铝土加入适量
旳造孔剂控制温度, 采用溶胶-凝胶法制备
Al2O3 多孔陶瓷, 并分析了多孔陶瓷旳气孔率、
气孔分布。用So-l Gel 工艺制得多孔陶瓷
孔径分布范围极为狭窄, 其孔径大小可经过
溶液构成和热处理过程旳调整来控制, 是目
前最为活跃旳领域。
冷冻干燥工艺法
冷冻干燥工艺法全名为真空冷冻干燥, 该技
A、古代多孔陶瓷旳应用
主要是用作建筑材料和日常生活器具旳材料。
多孔陶瓷用于建筑材料，主要是多种砖瓦。
砖瓦始于燧人氏和神农氏，“黄帝始设制陶
之官”，“神农作瓦，舜陶于河滨，夏桀臣
昆吾氏作瓦”（《汲冢竹书－周书》，《礼
记·有虞上陶世本云》），已经有旳考古证
据有力旳证明了这些传说和历史旳存在，进
一步证明了多孔陶瓷在我国用于建筑旳历史
达。该指标既是多孔材料中最易取得旳基本
参量，也是决定多孔材料性能旳关键原因。
多孔体中旳孔隙涉及贯穿孔、半通孔和闭合
孔3 种。这3 种孔隙率旳总和就是总孔隙率。
平时所言“孔隙率”即指总孔隙率。在使用
过程中，大多数情况下利用旳是贯穿孔和半
通
一、 显微分析法
即采用扫描电子显微镜或透射电子显微镜对多孔材料进行直接观
多孔陶瓷分类
多孔陶瓷分类多孔陶瓷是一种具有特殊微孔结构的陶瓷材料，具有很高的比表面积和吸附能力。
根据其制备方法和应用领域的不同，多孔陶瓷可以分为多种不同的类型。
本文将对多孔陶瓷的分类进行详细介绍，包括泡沫陶瓷、陶瓷膜、陶瓷过滤器和陶瓷颗粒等。
一、泡沫陶瓷泡沫陶瓷是一种由陶瓷颗粒和粘结剂组成的多孔结构材料。
它的制备方法是在陶瓷颗粒表面涂覆一层粘结剂，然后将涂覆了粘结剂的陶瓷颗粒按照一定的比例混合，再进行成型和烧结。
泡沫陶瓷的孔隙率高达80%以上，具有很高的吸附能力和抗压强度，广泛应用于过滤、吸附、隔热和催化等领域。
二、陶瓷膜陶瓷膜是一种由纳米颗粒组成的薄膜材料。
它的制备方法主要有溶胶-凝胶法、热处理法和蒸发法等。
陶瓷膜具有高的渗透选择性和化学稳定性，可以用于分离、过滤和催化等领域。
在水处理领域，陶瓷膜被广泛应用于海水淡化、污水处理和饮用水净化等方面。
三、陶瓷过滤器陶瓷过滤器是一种用于分离固体和液体的过滤材料。
它的制备方法主要有压滤法、浸渍法和膜法等。
陶瓷过滤器具有较小的孔径和较高的孔隙率，可以有效地过滤微小颗粒和悬浮物。
在工业生产过程中，陶瓷过滤器被广泛应用于固液分离、废水处理和粉尘收集等方面。
四、陶瓷颗粒陶瓷颗粒是一种具有多孔结构的微粒材料。
它的制备方法主要有乳液凝胶法、溶胶-凝胶法和碳热还原法等。
陶瓷颗粒具有较大的比表面积和较高的孔隙度，可以用于吸附、催化和载体等领域。
在环境保护和能源领域，陶瓷颗粒被广泛应用于废气处理、催化剂和锂离子电池等方面。
多孔陶瓷根据其制备方法和应用领域的不同，可以分为泡沫陶瓷、陶瓷膜、陶瓷过滤器和陶瓷颗粒等多种类型。
每种类型的多孔陶瓷都具有特定的结构和性能，适用于不同的领域和应用。
随着科技的进步和应用需求的不断增加，多孔陶瓷的分类和应用将会进一步扩展和深化。
多孔陶瓷与实用总结
多孔陶瓷与实用总结多孔陶瓷是一种具有许多微孔和孔隙结构的陶瓷材料，其独特的结构和性能使其在各个领域都有着广泛的应用。
本文将介绍多孔陶瓷的基本特性以及其在实际应用中的优势和局限性，以便更好地了解这一材料在工程和科学领域中的作用。
多孔陶瓷的主要特点是具有大量的微孔和孔隙结构，这使其具有较大的比表面积和较高的孔隙率。
由于其特殊的结构，多孔陶瓷具有许多优良的性能，如轻质、高强度、耐高温、耐腐蚀等。
这些性能使其在过滤、吸附、分离、催化等领域都具有重要的应用价值。
在过滤领域，多孔陶瓷常被用作过滤介质，其微孔和孔隙结构可以有效地去除水中的杂质和微粒，从而提高水质。
在化学工程中，多孔陶瓷还可以用于吸附和分离气体或液体混合物，具有较好的选择性和吸附性能。
此外，在催化反应中，多孔陶瓷作为载体材料可以提高催化剂的分散性和稳定性，从而提高催化效率。
然而，多孔陶瓷在实际应用中也存在一些局限性。
首先，多孔陶瓷的制备工艺较为复杂，生产成本较高，限制了其在大规模工业生产中的应用。
其次，多孔陶瓷的力学性能较差，易受到外力影响而破损，限制了其在一些高要求的工程领域的应用。
综合来看，多孔陶瓷作为一种具有特殊微孔结构的材料，在工程和科学领域中具有重要的应用前景。
通过不断的研究和技术创新，可以进一步发挥多孔陶瓷的优势，拓展其在各个领域的应用范围。
同时，也需要注意其局限性，积极寻求解决方案，提高多孔陶瓷的性能和稳定性，以满足不同领域的需求。
多孔陶瓷具有独特的结构和性能，在过滤、吸附、分离、催化等领域有着广泛的应用。
通过不断的研究和技术创新，可以进一步发挥其优势，拓展其应用领域，为工程和科学领域的发展做出更大的贡献。
希望本文对多孔陶瓷的特性和应用有所启发，为相关领域的研究和实践提供参考和借鉴。
多孔陶瓷
多孔陶瓷的材质
(5)纯炭质材料 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 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 特点是热膨胀系数小，因而广泛用于热冲击环境。
4.多孔陶瓷的应用
多孔陶瓷材料目前其应用主要集中在以下几方面： (1) 建筑材料 由于多孔陶瓷具有轻质、不易燃、隔音隔热、加工性 能及装饰性能好等特点，在建筑行业获得了广泛的应用。 具有闭口气孔的可作为内外墙、地板和天花板贴面、冷库 的隔热层，也可用作水上漂浮材料；具有开孔的可作为音 乐厅、广播室的贴面吸音材料。多孔ຫໍສະໝຸດ 料的性能特征(2)传播性能
波传播至两种介质的界面上时 , 会发生反射和折射。由 于多孔的存在 , 增多了反射和折射的可能 , 同时衍射的可能 也增多了。所以多孔材料能起到阻波的作用。利用这种性质, 多孔材料可以用作隔音材料、减振材料和抗爆炸冲击的材料
(3)光电性能 多孔材料具有独特的光学性能 , 微孔的多孔硅材料在激 光的照射下可以发出可见光 , 将成为制造新型光电子元件的 理想材料。多孔材料的特殊光电性能还可以制出燃料电池的 多孔电极, 这种电池被认为是下一代汽车最有前途的能源装 置。
多孔陶瓷的性能特征
多孔陶瓷的孔结构特征与陶瓷本身的优异性能结合,使 其具有均匀的透过性、发达的比表面积、低密度、低热导 率、低热容以及优良的耐高温、耐磨损、耐气候性、抗腐 蚀性和良好的刚度、一定的机械强度等特性。这些性能使 多孔陶瓷成为发展迅速,应用广泛,前景广阔的新型材料。
-蜂窝陶瓷
多孔材料的性能特征
多孔材料有哪些
多孔材料有哪些多孔材料是一类具有开放孔隙结构的材料，其具有较大的比表面积和较高的孔隙率，广泛应用于吸附、分离、过滤、催化等领域。
多孔材料种类繁多，下面将就常见的多孔材料进行介绍。
一、多孔陶瓷材料。
多孔陶瓷材料是一种常见的多孔材料，其具有优良的耐高温、耐腐蚀性能，常用于化工、冶金等领域。
多孔陶瓷材料主要包括氧化铝陶瓷、硅碳化陶瓷、氧化锆陶瓷等，具有较高的比表面积和较好的热稳定性。
二、多孔聚合物材料。
多孔聚合物材料是一种轻质、柔韧的多孔材料，具有良好的吸附性能和机械性能，常用于声学、过滤等领域。
多孔聚合物材料主要包括泡沫塑料、多孔膜材料、多孔纤维材料等，具有较大的孔隙率和较好的可塑性。
三、多孔金属材料。
多孔金属材料是一种具有优良导热性能和机械性能的多孔材料，广泛应用于催化、过滤、隔热等领域。
多孔金属材料主要包括泡沫金属、多孔板材、多孔纤维金属等，具有较高的比表面积和较好的导热性能。
四、多孔玻璃材料。
多孔玻璃材料是一种具有优良的光学性能和化学稳定性的多孔材料，常用于光学、传感等领域。
多孔玻璃材料主要包括泡沫玻璃、多孔玻璃纤维等，具有较好的透光性和较高的化学稳定性。
五、多孔碳材料。
多孔碳材料是一种具有优良的导电性能和化学稳定性的多孔材料，常用于电化学、储能等领域。
多孔碳材料主要包括活性炭、碳纳米管泡沫、多孔碳纤维等，具有较大的比表面积和较好的导电性能。
六、其他多孔材料。
除了上述常见的多孔材料外，还有一些其他类型的多孔材料，如多孔陶瓷复合材料、多孔生物材料等，它们在特定领域具有独特的应用价值。
综上所述，多孔材料种类繁多，各具特点，广泛应用于吸附、分离、过滤、催化等领域，对于提高材料性能和实现特定功能起着关键作用。
在未来的发展中，随着材料科学的不断进步，相信多孔材料将会有更广阔的应用前景。
多孔陶瓷材料
多孔陶瓷材料
多孔陶瓷材料是一种具有开放孔隙结构的陶瓷材料，通常由氧化铝、氧化锆、氧化硅等材料制成。
由于其具有良好的化学稳定性、高温稳定性、机械强度和热震稳定性，因此在许多领域得到了广泛的应用。
首先，多孔陶瓷材料在过滤领域具有重要的应用。
由于其具有均匀的孔隙结构和高比表面积，可以用于固体颗粒、液体或气体的过滤和分离。
在工业上，多孔陶瓷材料常常用于水处理、化工、医药等领域，起到了重要的过滤和净化作用。
其次，多孔陶瓷材料还被广泛应用于催化剂载体。
由于其具有高比表面积和良好的化学稳定性，可以作为催化剂的载体，用于各种化学反应的催化作用。
例如，在汽车尾气处理中，多孔陶瓷材料被用作三元催化剂的载体，起到了净化废气的作用。
另外，多孔陶瓷材料还在生物医药领域得到了广泛的应用。
由于其具有良好的生物相容性和孔隙结构，可以用于骨修复材料、人工关节、牙科材料等方面。
在组织工程和再生医学领域，多孔陶瓷材料也扮演着重要的角色。
总的来说，多孔陶瓷材料具有广泛的应用前景，在环保、能源、医疗等领域都有着重要的作用。
随着科学技术的不断发展，相信多孔陶瓷材料在未来会有更广阔的发展空间。
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浅谈多孔陶瓷08化本黄振蕾080900029摘要：随着控制材料的细孔结构水平的不断提高以及各种新材质高性能多孔陶瓷材料的不断出现,多孔陶瓷的应用领域与应用范围也在不断扩大,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。
关键词：多孔陶瓷制备应用发展0.引言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, 可以分为三类: 粒状陶瓷烧结体、泡沫陶瓷和蜂窝陶瓷[ 1]。
多孔陶瓷由于均匀分布的微孔和孔洞、孔隙率较高、体积密度小, 还具有发达的比表面, 陶瓷材料特有的耐高温、耐腐蚀、高的化学和尺寸稳定性, 使多孔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、保温材料、生物殖入材料, 特种墙体材料和传感器材料等方面得到广泛的应用[ 2]。
因此, 多孔陶瓷材料及其制备技术受到广泛关注。
1多孔陶瓷材料的制备方法1. 1 挤压成型法挤压是一种塑性变形工艺, 可分为热挤压和冷挤压。
一般是在压力机上完成, 使工件产生塑性变形, 达到所需形状的一种工艺方法。
其过程是将制备好的泥条通过一种预先设计好的具有蜂窝网格结构的模具挤出成形, 经过烧结后就可以得到典型的多孔陶瓷。
目前, 我国已研制出并生产使用蜂窝陶瓷挤出成型模具达到了400 孔/ 2. 54 cm ×2. 54 cm 的规格。
美国与日本已研制出了600 孔/ 2. 54 cm ×2. 54 cm、900 孔/ 2.54 cm ×2. 54 cm 的高孔密度、超薄壁型蜂窝陶瓷。
我国亦开始了600 孔/ 2. 54 cm ×2. 54 cm 挤出成型模具的研究, 并取得了初步成功[ 3]。
例如, 现在用于汽车尾气净化的蜂窝状陶瓷, 它是将制备好的泥条通过一种预先设计好的具有蜂窝网格结构的模具挤出成型, 经过烧结后得到典型的多孔陶瓷。
其工艺流程为: 原料合成+ 水+ 有机添加剂→混合练混→挤出成型→干燥→烧成→制品。
这种工艺的优点在于, 可根据实际需要对孔形状和大小进行精确设计; 缺点是不能成型复杂孔道结构和孔尺寸较小的材料, 同时对挤出物料的塑性有较高要求[ 4] 。
1. 2 颗粒堆积成孔工艺法颗粒堆积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, 在高温下液化, 从而使骨料连接起来。
骨料粒径越大, 形成的多孔陶瓷平均孔径就越大, 并呈线性关系。
骨料颗粒尺寸越均匀, 产生的气孔分布也越均匀, 孔径分布也越小。
另外, 添加剂的含量和种类, 以及烧成温度对微孔体的分布和孔径大小也有直接关系。
如Yang 等[ 5]用Yb2O3 作为助剂制备了多孔氮化硅陶瓷, 通过加入Yb2O3 后, 使氮化硅微孔陶瓷孔的分布更加均匀, 经烧结后使孔隙率达到很好的要求。
另外, 孔隙率可通过调整颗粒级配对孔结构进行控制, 制品的孔隙率一般为20% ~ 30% 。
若在原料中加入碳粉、木屑、淀粉、塑料等成孔剂, 高温下使其挥发可将整体孔隙率提高至75% 左右[ 6]。
主要优点在于工艺简单, 制备强度高; 不足之处在于气孔率低。
1. 3发泡工艺法发泡工艺是向陶瓷组分中添加有机或无机化学物质, 在加热处理期间形成挥发性的气体, 制备出各种孔径大小和形状的泡沫陶瓷, 使用该方法干燥和烧结可以制成网眼型和泡沫型两种多孔陶瓷。
例如, 用碳化钙, 氢氧化钙、铝粉硫酸铝和双氧水做发泡剂; 用硫化物和硫酸盐混合作发泡剂等[ 7]。
与其他工艺相比, 该法更易控制制品的形状、成分和密度, 特别适合用于闭孔陶瓷制品的生产。
吴皆正等[ 8]用十二烷基磺酸钠和硫酸钙为发泡剂, 以石英砂为原料, 制备了孔隙度为35% ~ 55%、平均粒径为8~ 60 m、具有狭窄的孔径分布和一定强度的可控微米级多孔陶瓷材料。
1. 4溶胶-凝胶工艺法溶胶凝胶方法( Sol-Gel) 制备纳米级的微孔陶瓷, 它是利用凝胶化过程中胶体粒子的堆积以及凝胶处理、热处理过程中留下小气孔, 形成可控的多孔材料。
基本过程是将金属醇盐溶于低级醇中, 缓慢地滴入水进行水解反应, 得到相应金属氧化物的溶胶, 调节该溶胶的pH值, nm 尺度的金属氧化物颗粒就会产生聚集。
自从LLeenaars 等人1984 年提出Sol-gel 法制备微孔薄膜以来[9] , 溶胶凝胶法主要用来制备微孔陶瓷材料, 特别是微孔陶瓷薄膜。
这是许多研究者重视的一个领域。
薛明俊等[ 10]使用羟铝土加入适量的造孔剂控制温度, 采用溶胶-凝胶法制备Al2O3 多孔陶瓷, 并分析了多孔陶瓷的气孔率、气孔分布。
用Sol-Gel 工艺制得多孔陶瓷孔径分布范围极为狭窄, 其孔径大小可通过溶液组成和热处理过程的调节来控制, 是目前最为活跃的领域[ 11]。
2.多孔陶瓷在环境工程中的应用多孔陶瓷材料优良物理和力学性能使其得到了较大的发展和工业应用,成为环境工程领域关注的热点,是一种很有发展前景的生态环境材料,在环境治理和除污防毒工程中得到了广泛应用和推广。
2.1 在废水治理中的应用重金属通过矿山开采、金属冶炼、金属加工及化工生产废水、化石燃料的燃烧、施用农药化肥和生活垃圾等人为污染源,以及地质侵蚀、风化等天然源形式进入水体,加之重金属具有毒性大、在环境中不易被代谢、易被生物富集并有生物放大效应等特点,不但污染水环境,也严重威胁人类和水生生物的生存。
但是,目前在重金属离子废水处理的各种方法中,无论是化学法、物理化学法、生物处理法,普遍存在着运行成本高昂、管理手段繁琐、效率低下、有可能造成二次污染等缺陷。
多孔陶瓷材料因其特殊的结构而具有的各种优异的特性,使其完克服上述各种方法的缺陷成为可能,因此,成为治理重金属污染废水研究领域的热点。
例如,多孔陶瓷可对溶液中的有毒重金属离子(如六价铬离子等)进行吸附分离[ １2 ] ,并能对污水进行脱色处理[ １3 ]。
王士龙等采用多孔陶瓷(陶粒)分别处理含铅和锌废水,铅和锌的去除率均达98%以上[１4－１5 ] ,取得了令人满意的效果。
2.2 固体废物处理该应用主要是以固体废弃物为原料来制备多孔陶瓷。
如赤泥是氧化铝生产中排放的工业废物,目前全世界每年产生约6 000万t,我国赤泥排放大约在500万t以上[ １6 ]。
对这种废弃物现在国内流行的处理方法是筑坝湿法堆存,但这种处理方法不仅占用大量农田,而且赤泥中的含碱废液污染地表和地下水源,严重破坏生态环境。
而赤泥的化学成分(主要含SiO2 , CaO,Al2O3 , Fe2O3 )适宜于生产陶瓷,因此,该途径可实现赤泥的资源化,从而减轻铝厂的环境负荷,有利于扩大再生产[17－18 ] 。
可用作制多孔陶瓷材料的固废还有煤矸石、粉煤灰[ 19 ]、污水处理厂的污泥[ 20 ]、河道淤泥、各种矿渣、废玻璃和废陶瓷等。
2.3 吸声降噪噪声是除水污染、大气污染、固体废物污染之外的第四大公害,给人们的日常生活带来了极大的影响。
而多孔陶瓷具有相互贯通的孔隙且与外界连通,又具有较高的机械强度,因此,多孔陶瓷可作为一种优良的吸声材料。
声波传入多孔体内部后,引起孔隙中的空气产生振动并与陶瓷筋络发生摩擦。
由于粘滞作用,声波转变为热能而消耗. 从而达到吸收声音的效果[ ２1 ] 。
用于吸声材料的多孔陶瓷,要求有较小的孔隙尺寸(20～150μm) 、较大的孔率(60%以上)及较高的机械强度[ ２2 ]。
由于多孔陶瓷优良的耐火性和耐气候性,因而通常作为隔音降噪材料用于高层建筑、地铁、隧道等防火要求极高的场合,以及电视发射中心、电影院等有较高隔音要求的场合,并取得了很好的效果[２1, ２2,２3] 。
2.4 隔热吸能近年来,随着全球化气候变暖形势的逐渐严峻及不可再生性能源的大量枯竭,人们越来越意识到在建筑业采用节能隔热的新型绿色环保建材的重要意义[ ２4 - ２5 ] 。
无论是建筑的外墙、门窗还是屋顶等,彻底淘汰旧式粘土砖瓦、密实钢窗,代之以多孔陶瓷材料,不仅可以节省大量人力物力,更重要的是可以防止热量散失、阻挡室内外的热量交换,从而达到节约能源,进而保护环境的目的。
由于多孔陶瓷孔隙率高,使得其密度较小、热传导系数较低,从而造成了巨大的热阻及较小的体积热容,使其成为新型保温隔热材料[ ２6 ]。
而且若将其内部抽成真空,那么多孔陶瓷将成为目前世界上最好的隔热材料———超能隔热材料[ 27 ] 。
因而能很好的防止热量的损失而引发的热污染。
3.多孔陶瓷发展方向[ 28]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展。
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:3. 1多孔陶瓷材料的分离过滤及渗透应用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- - 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。
3. 2多方位拓宽多孔陶瓷的功能性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孔陶瓷材料;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. 3加强对多孔陶瓷材料应用性能的研究和提升加强对多孔陶瓷材料应用性能的研究和提升。