多孔陶瓷的制备方法及形成机理
多孔陶瓷挤出成型工艺
多孔陶瓷挤出成型工艺多孔陶瓷挤出成型工艺是一种制备多孔陶瓷的方法，其主要原理是通过挤压使陶瓷粉末在模具中形成具有一定孔隙率的坯体，然后在高温下烧结成型。
以下是多孔陶瓷挤出成型工艺的详细介绍：一、原料制备多孔陶瓷挤出成型的原料主要包括陶瓷粉末、有机添加剂和溶剂。
其中，陶瓷粉末是制备多孔陶瓷的主要原料，其颗粒大小和分布对成型过程和成品质量有着重要的影响。
有机添加剂主要是为了提高陶瓷粉末的可塑性和流动性，使其更容易挤出成型。
溶剂则是为了使陶瓷粉末和有机添加剂充分混合，形成均匀的浆料。
二、挤出成型挤出成型是多孔陶瓷制备的关键步骤。
其主要流程包括浆料制备、模具设计、挤出成型和坯体切割等。
具体步骤如下：1.浆料制备：将陶瓷粉末、有机添加剂和溶剂按照一定比例混合，形成均匀的浆料。
2.模具设计：根据所需的多孔陶瓷形状和尺寸，设计相应的模具。
3.挤出成型：将浆料装入挤出机中，通过挤压将浆料挤出模具中，形成具有一定孔隙率的坯体。
4.坯体切割：将挤出成型后的坯体切割成所需的形状和尺寸。
三、烧结成型烧结成型是多孔陶瓷制备的最后一步，其主要目的是使坯体在高温下烧结成型，形成具有一定孔隙率和力学性能的多孔陶瓷。
具体步骤如下：1.预热：将切割好的坯体放入烧结炉中进行预热，使其温度逐渐升高。
2.烧结：将预热好的坯体在高温下进行烧结，使其形成致密的结构和一定孔隙率。
3.冷却：将烧结好的多孔陶瓷坯体从烧结炉中取出，进行自然冷却，待其温度降至室温后即可使用。
总之，多孔陶瓷挤出成型工艺是一种制备多孔陶瓷的有效方法，其具有制备工艺简单、成本低、成品质量高等优点，被广泛应用于过滤、吸附、隔热等领域。
第3章 2多孔陶瓷制备技术、特点以及应用
• 3.1.1 粉末烧结法
• 1 颗粒堆积法 • 颗粒堆积法也称骨料堆积法或固态烧结法，该方法是以 微细粉体为骨料，利用微细粉体易于烧结的特点，在高温时 生成液相并使其相互连接起来。由于每一个微细粉体颗粒仅 在几个点上与其他颗粒相互连接，因而彼此之间存有很多相
互贯通的空隙，在材料冷却后便形成三维的孔隙通道。
3.1.3 挤压成型法 挤压成型法常用于制备单向通道的管状或块状多孔陶瓷， 具体工艺是：将原料粉碎湿磨后制成泥浆，然后由挤出机从 带有蜂窝结构的模具中挤出，或由浇注机浇注到多孔网格模 具中，形成孔隙结构具有设计要求的坯料，最后对坯料进行 干燥和烧结，获得多孔陶瓷。
陈云峰等将高岭土和氧化铝配置为浆料，以多种有机物
为粘结剂，经单螺杆挤出机挤出形成管状坯料，后经干燥脱
水和高温烧结制备出高岭土基多孔陶瓷，并发现材料的渗透
率随着烧结温度的提高而增大。
3.1.4 有机泡沫浸渍法 • 有机泡沫浸渍法是1963 年由美国学者Schwartz walder
等发明的，其原理是利用有机泡沫特殊的三维开孔网状骨架 结构做模板，将陶瓷浆料均匀涂覆在其表面形成涂层，干燥 后烧掉有机泡沫，从而获得具有有机泡沫一次反型结构的多
剂和凝胶剂组成。悬浮液中泡沫的产生的方式可以通过机械
法泡、注射气流发泡、热解反应释放气体发泡等。有些气泡 可能收缩或者消失，有些则可以长大。包围气泡的浆料膜可 以保持完整直至稳定，形成闭孔泡沫，也可以破裂，形成部
2 添加造孔剂 在陶瓷浆料中加入可燃性或者挥发性的造孔剂，如混入某 些有机物，聚合物或者炭粉。这些造孔剂在浆料固化后的烧结 过程中被烧除，或者挥发掉，从而在陶瓷体中留下大量的孔隙， 从而得到多孔陶瓷。 利用陶瓷悬浮液进行发泡来制备多孔陶瓷是一种十分经济
多孔陶瓷制备及应用
多孔陶瓷制备及应用多孔陶瓷是一种具有特殊结构和性能的陶瓷材料，它具有较高的孔隙率和均匀分布的孔隙结构，广泛应用于过滤、吸附、催化、电化学和生物医学等领域。
下面我将从制备方法和应用领域两个方面来介绍多孔陶瓷。
一、制备方法多孔陶瓷的制备方法主要有三种，包括模板法、聚结剂法和发泡法。
1.模板法是一种常用的制备多孔陶瓷的方法。
它的原理是利用某种模板材料(如聚合物微球、泡沫等)作为模板，通过固化、烧结等工艺将模板材料与陶瓷材料结合在一起，然后通过热处理或溶解模板材料，得到具有孔隙结构的多孔陶瓷。
模板法制备的多孔陶瓷具有孔隙分布均匀、孔径可控的特点。
2.聚结剂法是一种通过添加聚结剂来制备多孔陶瓷的方法。
聚结剂可以提高陶瓷颗粒之间的粘结力，使得陶瓷颗粒形成一定的孔隙结构。
常用的聚结剂包括有机胶体、胶粘剂等。
聚结剂法制备的多孔陶瓷具有较高的强度和较好的耐磨性。
3.发泡法是一种通过气泡或气体在陶瓷浆料中的分散和膨胀，形成孔隙结构的方法。
发泡法制备的多孔陶瓷具有孔隙分布均匀、孔隙率高的特点，适用于制备高孔隙率的多孔陶瓷。
二、应用领域多孔陶瓷具有许多独特的性能，因此在各个领域都有广泛应用。
1.过滤材料：多孔陶瓷具有较高的孔隙率和良好的孔隙结构，可以作为过滤材料应用于液体和气体的过滤领域。
例如，多孔陶瓷可用于海水淡化、饮用水净化等领域。
2.吸附材料：多孔陶瓷具有大表面积和孔隙结构，可以作为吸附剂用于气体和液体的吸附。
例如，多孔陶瓷可以用于吸附有害气体、重金属离子等。
3.催化剂：多孔陶瓷具有较高的比表面积和孔隙结构，可用于负载催化剂，提高催化反应的效率和选择性。
例如，多孔陶瓷可用于汽车尾气催化转化等。
4.电化学材料：多孔陶瓷具有良好的导电性能和化学稳定性，可用于燃料电池、超级电容器、锂离子电池等电化学器件的支撑材料。
5.生物医学材料：多孔陶瓷具有较好的生物相容性和机械稳定性，可用于骨修复、组织工程等方面。
例如，多孔陶瓷可用于骨组织修复、人工关节等。
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。
多孔SiC陶瓷的制备与应用
多孔SiC陶瓷的制备与应用多孔SiC陶瓷是一种具有广泛应用潜力的材料，具有优异的力学性能、化学稳定性和高温抗氧化性能。
其制备方法有很多种，其中常见的方法包括凝胶注模法、聚合物发泡法、凝胶燃烧法和浸渗法等。
凝胶注模法是一种常用的制备多孔SiC陶瓷的方法。
该方法首先通过将硅源和碳源在溶剂中制备成凝胶，然后通过注模成型，最后进行干燥、烧结等工艺步骤得到多孔SiC陶瓷。
这种方法可以获得具有较好孔隙互通性和一定尺寸和形貌控制的多孔陶瓷。
凝胶燃烧法是一种制备多孔SiC陶瓷的快速方法。
该方法通过将硼酸和硼氢化钠等物质共烧制得到多孔陶瓷。
这种方法具有制备周期短、成本低的优点，然而在制备过程中需要注意控制燃烧过程，以避免生成非晶相。
浸渗法是一种制备高性能多孔SiC陶瓷的方法。
该方法通过将聚合物浸渍到多孔炭材上，并经过热处理得到多孔SiC陶瓷。
这种方法可以获得具有高比表面积和较好力学性能的多孔陶瓷。
多孔SiC陶瓷在众多领域中具有广泛的应用。
在能源领域中，多孔SiC陶瓷可用作热交换器、高温电池和高温气体分离装置等组件。
其高温抗氧化性能和热稳定性使其成为高温环境中的理想材料。
在过滤和分离领域中，多孔SiC陶瓷可用作高效微滤膜和分离膜，用于水处理、气体分离和固体颗粒捕集等应用。
其高比表面积和孔隙结构使其具有较好的过滤和分离性能。
多孔SiC陶瓷还可用于催化剂载体、生物材料和传感器等领域。
其化学稳定性和生物相容性使其成为催化剂载体和生物材料的理想选择，而其良好的电学和热学性能使其成为传感器应用的有利材料。
多孔陶瓷材料的制备与力学特性
多孔陶瓷材料的制备与力学特性多孔陶瓷材料作为一种具有广泛应用前景的材料，其制备和力学特性研究成为材料科学领域的热点问题。
本文将从多角度探讨多孔陶瓷材料的制备方法及其力学特性的研究进展。
一、多孔陶瓷材料的制备方法多孔陶瓷材料的制备方法多样，常见的包括模板法、沉积法、发泡法和溶胶—凝胶法等。
其中，模板法是一种常用且成熟的制备方法。
通过选择不同的模板材料，可以制备出具有不同孔隙结构的多孔陶瓷材料。
沉积法则是通过在基底上逐层沉积陶瓷材料，随后去除模板材料，从而得到多孔陶瓷。
而发泡法是通过在材料中注入气体或气泡制得多孔结构。
溶胶—凝胶法则是将溶胶转变为凝胶，在凝胶中形成孔洞，制备多孔陶瓷材料。
二、多孔陶瓷材料的力学特性研究多孔陶瓷材料具有许多独特的力学特性，这些特性直接影响着其在不同领域的应用。
其中，强度是多孔陶瓷材料的重要力学特性之一。
研究表明，多孔陶瓷材料的强度主要受到孔隙率、孔隙形状和孔隙分布的影响。
当孔隙率较低时，多孔陶瓷材料的强度较高；相反，当孔隙率较高时，多孔陶瓷材料的强度较低。
此外，孔隙形状也会对多孔陶瓷材料的强度产生明显影响。
如球形孔隙比长方形孔隙更有利于提高多孔陶瓷材料的强度。
除了强度外，多孔陶瓷材料的韧性也是关注的焦点。
韧性是衡量材料抵抗断裂能力的重要指标，对材料的可靠性和安全性至关重要。
多孔陶瓷材料的韧性主要受到孔隙率、孔隙大小和材料本身的影响。
研究发现，当孔隙率较低、孔隙大小较小时，多孔陶瓷材料的韧性较高。
此外，选择适当的陶瓷材料也能提高多孔陶瓷材料的韧性。
三、未来的研究方向随着研究的深入，多孔陶瓷材料的制备和力学特性研究仍然面临一些挑战。
为了获得更好的制备方法和提高力学性能，未来的研究可以从以下几个方面展开：首先，可以进一步改进和优化现有的制备方法，提高多孔陶瓷材料的孔隙结构和均匀性。
其次，可以通过引入纳米材料、纤维等进行增强改性，以提高多孔陶瓷材料的力学性能。
此外，基于机器学习和计算模拟等技术，可以探索更广泛的多孔陶瓷材料设计空间，从而实现材料性能的定制化。
12-多孔陶瓷
利用传统精炼技术难以去除上面的这 些夹杂物和杂质，直接影响合金质量。
因为这些微小夹杂物或杂质给合金的 力学性能、耐腐蚀性、铸造性能以及加工 性能带来极为不良的影响。
采用泡沫陶瓷进行过滤净化，不仅能 有效去除合金中的夹杂物和杂质，消除铸 造缺陷，而且可大幅度提高合金的力学性 能。
过滤前后ZA一27的机械性能 工艺 抗拉强度/ MPa 延伸率/ % 硬度/ HB
过滤
415.2
7.53
114
未过滤
393.1
4.81
110
由表中数据可知，过滤后，合金材料的抗 拉强度、延伸率、硬度等机械性能有很明显的 提高。
精过滤技术在其他领域的应用
①用泡沫陶瓷或蜂窝陶瓷有效地捕获 柴油机尾气中小于lum的炭粒；
泡沫陶瓷过滤净化技术对铝锌合金 (ZA-27)组织和性能的影响如下：
①泡沫陶瓷过滤净化对合金化学成分的影响
下表列出了过滤前后ZA一27合金的化学成 分变化情况。
过滤前后ZA一27合金的化学成分(％)
工艺措施 Al
Cu
Mg Fe
过滤
26.53 2.31 0.02 0.08
未过滤 26.55 2.30 0.02 0.10
泡沫陶瓷必须具有适于作为栽体所具 有的高空隙体积结构，如sotfoam公司提供 的一种聚氨酯泡沫，具有独特的十二边内 连气孔晶胞结构，能提供97％的空隙体积。
陶瓷粉末必须混合成触变形料浆，即 流动时比静态时粘度较低。
这种触变形有利于泡沫纤维的适宜涂 覆，而且没有过量的排液。
陶瓷料浆组成，通常为固体粉末(％ 重量)＋10％～40％水。
②平均孔径、最大孔径和孔道长度
多孔陶瓷的平均孔径可以用水银压入 法、气泡法等方法来进行测试。
多孔陶瓷研究进展
多孔陶瓷研究进展摘要]多孔陶瓷做为一种无机非金属材料, 因其优良的特性, 而被广泛应用于众多领域。
本文综述了多孔陶瓷的概念和特性，介绍了多孔陶瓷形成的机理和多孔陶瓷的应用和发展趋势，以供大家参考。
[关键词]多孔陶瓷的概述形成机理应用进展一、多孔陶瓷的概述多孔陶瓷是利用孔洞结构具有功能的无机非金属材料，且以气相为主，含有较多孔洞的功能陶瓷叫多孔陶瓷，几乎目前研制及生产的所有陶瓷均可以通过适当的工艺制成多孔体。
2、多孔陶瓷的分类：根据成孔方法和孔隙结构，多孔陶瓷可分为三类：①粒状陶瓷；②泡沫陶瓷；③蜂窝陶瓷。
3、多孔陶瓷有何特性？a. 贯穿型孔洞有优良的渗透性能。
高闭孔型孔洞质轻、低热导率，表面积有良好的吸附能力、散热作用和良好化学稳定性，热稳定性强，耐高温、磨损，机械强度高。
b. 开气孔型孔洞有良好的吸声性能，与气体和液体接触面积大。
极低的电导率，耐腐蚀。
c. 根据孔径大小，陶瓷可分为1000 um 到几十微米的粗孔制品、0.2 ~ 20 um的微孔制品和0.2 um 到几纳米的超微孔制品.二、多孔陶瓷的形成机理：1、利用骨料颗粒的堆积，粘结形成多孔陶瓷。
多孔陶瓷形成过程中，传质过程是不连续的，骨料颗粒间的连接主要有以下两种方式：①依靠添加与其组分相同的微细颗粒，利用其易于烧结的特点，在一定的温度下，将大颗粒连接起来。
②使用一些添加剂，它们在高温下或能生成膨胀系数和化学组分与骨料相匹配的又能与骨料相浸润的液相，或是能与骨料间发生固相反应将骨料颗粒连接，每颗骨料仅在几点上与其他颗粒发生连接，形成大量的三维贯通孔道。
骨料颗粒堆积、粘结而形成的多孔陶瓷。
2、利用科燃的多孔载体吸附陶瓷料浆，而后在高温下燃尽载体材料而形成孔隙结构。
如采用聚氨酯泡沫塑料作为孔载体，可以制成孔结构域元泡沫塑料相同的泡沫陶瓷。
根据需要，可选用不同孔结构的载体，载体应有足够的弹性和强度，可以支撑所吸附的湿物料而不致于使孔闭合。
料浆干燥后，生坯在较低温度下进行排塑，这时，升温速度应缓慢，以防泡沫塑料过快燃尽而使孔坍塌。
多孔陶瓷
多孔陶瓷 泡沫陶瓷 蜂窝陶瓷 粒状陶瓷结体
气孔率/% 80~90
70
30~50
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2 多孔陶瓷的特性以及孔隙形成
• 2.1结构特征与性能 • 2.2多孔陶瓷的孔隙形成机理 • 2.3陶瓷的成孔方法。
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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。
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多孔陶瓷材料工艺
3.1.1 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
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3.1.2 有机(聚合物)泡沫浸渍工艺 有机泡沫(聚合物)浸渍工艺是Schwartzwalder
在烧结时成孔剂分解，逸出气体起发 泡作用，形成连通开孔。
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粘结剂在烧结时熔融，形成液相烧结， 将骨料颗粒结合起来；同时，在骨料之间形 成孔隙。
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2.1.2性能特性 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。
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3.2多孔陶瓷的制备
3.2.1 粒状陶瓷的制备 3.2.2 蜂窝陶瓷的制备 3.2.3 泡沫陶瓷的制备
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3.2.1 粒状陶瓷
一般是将粒状陶瓷骨料和玻璃质、粘 土质粘结剂与成孔剂混合、成型、干燥、 烧成。
其中，骨料包括Al2O3、SiC和玻璃等。
添加造孔剂法制备多孔陶瓷及其强度与孔径控制
添加造孔剂法制备多孔陶瓷及其强度与孔径控制一、本文概述多孔陶瓷作为一种具有独特结构和性能的新型无机非金属材料，在过滤、分离、吸附、催化、载体、隔热、降噪、生物医疗等众多领域表现出广阔的应用前景。
其中，孔径大小及其分布、孔的数量、形状和连通性等孔结构参数对多孔陶瓷的性能起着决定性的作用。
因此，如何制备具有理想孔结构的多孔陶瓷材料成为了研究的关键。
添加造孔剂法作为一种制备多孔陶瓷的常用方法，通过引入造孔剂在陶瓷基体中形成孔洞，从而实现对多孔陶瓷孔结构的调控。
本文旨在探讨添加造孔剂法制备多孔陶瓷的工艺流程、影响多孔陶瓷强度和孔径的关键因素，以及如何通过调整制备参数实现对多孔陶瓷强度和孔径的有效控制，为多孔陶瓷的制备和应用提供理论指导和技术支持。
二、添加造孔剂法制备多孔陶瓷的原理添加造孔剂法制备多孔陶瓷是一种常见且有效的制备工艺，其基本原理是在陶瓷原料中加入一定数量的造孔剂，这些造孔剂在陶瓷烧结过程中会燃烧或分解，从而留下大量孔洞，形成多孔结构。
造孔剂的选择和添加量是影响多孔陶瓷孔结构和性能的关键因素。
造孔剂的种类应具有良好的热稳定性，能够在陶瓷烧结温度范围内不发生化学反应或分解，以保证孔洞的均匀性和稳定性。
常用的造孔剂包括炭黑、石墨、有机物等。
造孔剂的添加量决定了多孔陶瓷的孔隙率和孔径大小。
添加量过多，会导致陶瓷体积收缩过大，强度降低；添加量过少，则孔洞数量不足，影响多孔陶瓷的性能。
因此，合理控制造孔剂的添加量是制备多孔陶瓷的关键。
在制备过程中，造孔剂与陶瓷原料混合均匀后，通过成型和烧结工艺形成多孔陶瓷。
成型过程中，造孔剂颗粒随机分布在陶瓷基体中，形成初步的孔结构。
在烧结过程中，造孔剂燃烧或分解，形成大量孔洞，同时陶瓷基体发生致密化，形成最终的多孔陶瓷。
通过调整烧结温度和保温时间等工艺参数，可以进一步控制多孔陶瓷的孔结构和性能。
烧结温度过高或保温时间过长，可能导致孔洞坍塌，降低多孔陶瓷的孔隙率和比表面积；烧结温度过低或保温时间过短，则可能导致陶瓷基体致密化不足，影响多孔陶瓷的强度。
多孔SiC陶瓷的制备与应用
多孔SiC陶瓷的制备与应用多孔SiC陶瓷是一种具有广泛应用前景的新型材料，其在高温、高压及化学腐蚀等恶劣环境下表现出优异的性能，因而受到了广泛关注。
本文将对多孔SiC陶瓷的制备方法、性能特点以及应用领域进行介绍。
一、多孔SiC陶瓷的制备方法多孔SiC陶瓷的制备方法主要包括溶胶–凝胶法、聚合物发泡法、泡沫前驱体法等几种常用方法。
1. 溶胶–凝胶法溶胶–凝胶法是一种化学合成方法，通过溶胶的成形和凝胶的固化来实现对SiC陶瓷的制备。
首先将碳源和硅源溶解在适当的溶剂中，形成溶液，然后通过加热和干燥制备成凝胶，最后进行热处理得到多孔SiC陶瓷。
这种方法制备的多孔SiC陶瓷孔隙结构可调控范围广，并且具有较高的渗透性和抗冲击性能。
2. 聚合物发泡法聚合物发泡法是一种通过控制聚合物膨胀和固化来制备多孔SiC陶瓷的方法。
首先在聚合物中添加碳源和硅源，并加入发泡剂和固化剂，通过充分混合后得到均匀的预体。
接着对预体进行加热处理，使得聚合物膨胀并形成孔洞结构，再通过热处理得到多孔SiC陶瓷。
这种方法制备的多孔SiC陶瓷具有结构均匀、孔隙率可控、热震稳定性好等特点。
二、多孔SiC陶瓷的性能特点多孔SiC陶瓷具有一些独特的性能特点，使其在一些特定的领域具有广泛的应用前景。
1. 高温性能优异多孔SiC陶瓷具有优异的高温性能，可在高温下长时间稳定工作。
其热稳定性好，不易发生热膨胀和热震裂纹，因此适用于高温炉具、热交换器等领域。
2. 抗腐蚀性能好多孔SiC陶瓷具有良好的化学稳定性和抗腐蚀性能，能够耐受酸碱介质的侵蚀，因此适用于化工防腐领域。
3. 机械性能优异多孔SiC陶瓷具有优异的机械性能，硬度高、抗压性能好，且具有较高的抗冲击性能，因此适用于一些要求高强度和耐磨性的领域，如航空航天材料、车辆制造等。
4. 孔隙结构可控多孔SiC陶瓷的孔隙结构可以通过合理的制备方法进行调控，从而可以满足不同领域对孔隙结构的不同需求，比如可以制备高孔隙率的多孔SiC陶瓷用于过滤材料，也可以制备低孔隙率的多孔SiC陶瓷用于结构材料。
实验一多孔陶瓷的制备
实验一多孔陶瓷的制备一、实验目的1. 了解多孔陶瓷的用途2. 掌握多孔陶瓷的制备方法3. 了解多孔陶瓷的制备工艺二、实验原理多孔陶瓷是一种新型陶瓷材料，也可称为气孔功能陶瓷，它是一种利用物理表面的新型材料。
多孔陶瓷具有如下特点：巨大的气孔率、巨大的气孔表面积；可调节的气孔形状、气孔孔径及其分布；气孔在三维空间的分布、连通可调；具有其它陶瓷基体的性能，并具有一般陶瓷所没有的主要利用与其巨大的比表面积相匹配的优良热、电、磁、光、化学等功能。
实际上，很早以前人们就使用多孔陶瓷材料，例如，人们使用活性碳吸附水份、吸附有毒气体，用硅胶来做干燥剂，利用泡沫陶瓷来做隔热耐火材料等。
现在，多孔陶瓷，尤其是新型多孔陶瓷的应用范围广多了。
1. 多孔陶瓷的种类多孔陶瓷的种类很多，按所用的骨料可以分为以下六种：按孔径分为以下三种情况：2. 多孔陶瓷的制备：陶瓷产品中的孔包括：（1）封闭气孔：与外部不相连通的气孔（2）开口气孔：与外部相连通的气孔下面介绍多孔陶瓷中孔的制备方法和制备技术2.1孔的形成方法：（1）添加造成孔剂工艺：陶瓷粗粒粘结、堆积可形成多孔结构，颗粒靠粘结剂或自身粘合成型。
这种多孔材料的气孔率一般较低，20～30%左右，为了提高气孔率，可在原料中加入成孔剂(porous former)，即能在坯体内占有一定体积，烧成、加工后又能够除去，使其占据的体积成为气孔的物质。
如碳粒、碳粉、纤维、木屑等烧成时可以烧去的物质。
也有用难熔化易溶解的无机盐类作为成孔剂，它们能在烧结后的溶剂侵蚀作用下除去。
此外,可以通过粉体粒度配比和成孔剂等控制孔径及其它性能。
这样制得的多孔陶瓷气孔率可达75%左右，孔径可在μｍ—ｍｍ之间。
虽然在普通的陶瓷工艺中，采用调整烧结温度和时间的方法，可以控制烧结制品的气孔率和强度，但对于多孔陶瓷，烧结温度太高会使部分气孔封闭或消失，烧结温度太低，则制品的强度低，无法兼顾气孔率和强度，而采用添加成孔剂的方法则可以避免这种缺点，使烧结制品既具有高的气孔率，又具有很好的强度。
多孔陶瓷的制备方法、多孔陶瓷及其应用
多孔陶瓷的制备方法、多孔陶瓷及其应用多孔陶瓷是一种具有高度孔隙度和大孔径的陶瓷材料，具有良好的化学稳定性、高温稳定性和机械强度，因此在许多领域有着广泛的应用。
本文将介绍多孔陶瓷的制备方法、多孔陶瓷及其应用。
一、多孔陶瓷的制备方法
多孔陶瓷的制备方法主要包括模板法、发泡法、溶胶-凝胶法、压制法等。
其中，模板法是最常用的制备方法之一。
该方法的基本原理是利用模板的形状和大小来控制多孔陶瓷的孔隙结构。
具体步骤为：首先制备出模板，然后将模板浸泡在陶瓷浆料中，待浆料干燥后，将模板烧掉，最后进行烧结处理，得到多孔陶瓷。
二、多孔陶瓷的特点
多孔陶瓷具有以下特点：
1.高度孔隙度：多孔陶瓷的孔隙度通常在50%以上，可以达到80%以上。
2.大孔径：多孔陶瓷的孔径通常在几微米到几百微米之间。
3.化学稳定性：多孔陶瓷具有良好的化学稳定性，可以在酸、碱等恶劣环境下使用。
4.高温稳定性：多孔陶瓷具有良好的高温稳定性，可以在高温环境
下使用。
5.机械强度：多孔陶瓷具有较高的机械强度，可以承受一定的压力和拉力。
三、多孔陶瓷的应用
多孔陶瓷在许多领域有着广泛的应用，主要包括：
1.过滤材料：多孔陶瓷可以作为过滤材料，用于过滤水、空气等。
2.催化剂载体：多孔陶瓷可以作为催化剂的载体，用于催化反应。
3.生物医学材料：多孔陶瓷可以作为生物医学材料，用于骨修复、人工关节等。
4.电子材料：多孔陶瓷可以作为电子材料，用于制备电容器、电感器等。
多孔陶瓷具有高度孔隙度和大孔径的特点，具有良好的化学稳定性、高温稳定性和机械强度，因此在许多领域有着广泛的应用。
多孔陶瓷成型方案
多孔陶瓷成型方案如何制备多孔陶瓷材料多孔陶瓷是一种含有较多气孔的无机非金属材料，主要利用材料中的孔洞结构与材质本身结合而具有的性质来达到所需的功能。
作为一种新型绿色环保的陶瓷材料，具有孔隙率高、渗透率高、比表面积大、体积密度小和热导率低等优异特性。
多孔陶瓷从19世纪70年代开始发展，初期被用作铀提纯和细菌过滤材料使用。
经过长时间的试验发展，现如今其自身可调节的孔径分布，配合上基体材料的光、电、热、磁等物理力学性能可以在多个领域发挥作用，例如作为过滤材料、催化剂载体、吸声材料、保温隔热材料、生物材料、红外燃烧器等。
1 多孔陶瓷的制备方法多孔陶瓷的制备工艺主要有添加造孔剂法、挤出成型法、溶胶-凝胶法、冷冻干燥法、发泡法、颗粒堆积法、3D打印法、熔盐法、有机泡沫浸渍法等。
区别于许多工艺制作更为成熟的传统制备，3D打印法（Three-dimensional printing, 3DP）是近几年发展起来的一种多孔陶瓷制备新方法。
3D打印利用计算机辅助设计（Computer aided design, CAD）的三维数据模型，通过打印头喷射粘结剂将粉体层层堆积成最终产物。
3D打印技术与反应烧结工艺的结合实现了复杂形状陶瓷的无模制造与近净尺寸成型。
2 实现3D打印的操作过程实现陶瓷材料3D打印技术需要依靠两个系统：一是计算机软件系统，即用来进行结构和图形的设计，并将其转换成通用的代码语言；二是接收指令的运作系统，即用来输出打印最终的成品。
基本过程大致为：①建立三维CAD模型（computer aided design，计算机辅助设计）。
②基于离散一叠加原理将其切片获取许多分离的平面。
③传递至成型系统。
④利用CAM（computer aided manufacturing，计算机辅助制造）逐层打印出完整的零部件原型体。
3 视频举例：《泡沫陶瓷打印技术演示》4 3D打印法制备多孔陶瓷的优势与不足3D打印法制备多孔陶瓷具有无污染、效率高及无需模具等特点，不仅可以用来制备微观结构均匀、孔连通性好及形状复杂的多孔陶瓷，而且还可以控制所制备多孔陶瓷的孔径大小、孔形状及孔隙率。
多孔陶瓷的制备方法、多孔陶瓷及其应用
多孔陶瓷的制备方法、多孔陶瓷及其应用
1. 多孔陶瓷的制备方法
多孔陶瓷作为一种材料，在吸附、过滤、隔离等领域有着广泛的
应用。
其制备方法主要有以下几种：
1.1 泡沫剂法
这种方法是先将泡沫塑料经过处理，然后在其表面加上一层陶瓷，再将泡沫塑料烧掉，最终得到多孔陶瓷。
1.2 乳胶法
这种方法是将陶瓷粉末与乳胶混合，在混合物中加入发泡剂，制
成泡沫状，再进行烧结，最终得到多孔陶瓷。
1.3 发泡烧结法
这种方法是将陶瓷粉末与发泡剂混合制成泡沫状，然后进行烧结，最终得到多孔陶瓷。
2. 多孔陶瓷的应用
多孔陶瓷由于其优良的物理和化学性能，在各个领域得到了广泛
的应用。
2.1 吸附材料
多孔陶瓷具有极高的比表面积和开放孔道结构，这使得其有着极高的吸附性能。
因此，在环境工程中，多孔陶瓷被广泛应用于空气净化、水处理等方面。
2.2 过滤材料
多孔陶瓷的孔径大小可调，其过滤性能优良，可以去除水中的悬浮物、细小颗粒等。
因此，在水处理、陶瓷过滤、食品加工等方面广泛应用。
2.3 生物材料
多孔陶瓷具有良好的生物相容性和生物降解性能，因此，在骨修复、牙齿修复等领域有着重要的应用。
同时，在制备人工心脏瓣膜、人工耳蜗等医疗器械方面也被广泛应用。
综上所述，多孔陶瓷在各个领域都有着重要的应用。
其制备方法多样，可以根据不同的需求选择不同的方法进行制备。
随着科技的发展，多孔陶瓷的应用也会越来越广泛。
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
二氧化硅制作多孔陶瓷的原理
二氧化硅制作多孔陶瓷的原理
二氧化硅制造多孔陶瓷的过程主要包括以下几个步骤：
1. 原料准备：首先，需要准备二氧化硅原料。
二氧化硅是一种白色固体，化学性质稳定，常用于制作多孔陶瓷。
2. 成型：将二氧化硅原料进行粉碎、筛选，得到均匀的粉末。
然后，根据需要制作多孔陶瓷产品的形状，进行成型操作，如压制、注塑等。
3. 干燥：将成型后的陶瓷体进行干燥，去除多余的水分。
这一步是为了保证陶瓷体在后续烧制过程中不会因水分过多而变形或产生裂纹。
4. 烧结：将干燥后的陶瓷体放入高温烧窑中进行烧结。
在烧结过程中，二氧化硅粉末会发生熔融和结晶过程，形成多孔结构的陶瓷体。
烧结温度和时间会影响陶瓷体的孔隙率和孔径分布。
5. 后处理：烧结后的多孔陶瓷体可能需要进行打磨、抛光等后处理操作，以获得光滑的表面和均匀的孔隙分布。
通过以上步骤，可以制备出具有多孔结构的二氧化硅陶瓷。
这种陶瓷具有良好的透气性和透水性，同时也具有较高的机械强度和耐磨性。
它广泛应用于过滤、催化、传感等领域。
值得注意的是，二氧化硅制作的多孔陶瓷具有独特的物
理化学性质和优异的性能，但制备过程中需要精确控制原料的粒度、烧结温度等参数，以保证最终产品的质量和性能。
多孔陶瓷的制备方法及形成机理
每一粒骨料仅在几个点上与其他颗粒发生连 接(见下图)，形成大量的三维贯通孔道。
骨料颗粒堆积、粘接而形成的多孔陶瓷
一般来说，利用骨料颗粒的堆积、 粘接所形成的多孔陶瓷材料中，有下面 的规律：
骨料颗粒尺寸越大，形成的平均
孔径越大； 骨料颗粒尺寸分布范围越窄，所得
到的多孔陶瓷微孔的分布就越均匀。
由于添加剂与骨料间可能发生固相
中加入碳粉、碳黑等。这些物质在高温
下燃烧挥发而留下孔隙。
利用该法可制各出气孔率高于60％的
多孔陶瓷。
另外，添加可燃尽物质的数量和尺寸， 将对材料的气孔率、最大孔径会产生影响， 并降低材料的强度。
(４) 利用材料的热分解、相变、
离析而形成小孔隙。
膨润土---泡沫结构材料的粘结剂，
烧结时产生玻璃相，增加流动性； 高岭土---与膨润土有相似作用；
AlPO4---是一种空气固化剂或粘结剂，
无需加热即可使陶瓷浆硬化(但最好还是 经烘干)，它与金属熔体不起化学反应。 AlPO4最好配成50％水溶液使用。
二、多孔陶瓷的形成机理
(1) 利用骨料颗粒的堆积，粘接形成多
泡沫陶瓷的制造方法略有别于一般
陶瓷工艺，它采用特别严密的软质泡沫
塑料(如聚氨酯)为载体，进而加工成所需
形状、尺寸等。
有机材料在陶瓷料浆注入后能恢复原
状并足以弹回而没有过量的变形，留下涂
覆在泡沫纤维上的陶瓷，然后，经干燥、 高温烧结，进而完全烧尽聚合物，最后余 下一个内连开口气孔三维网状骨架和孔隙 结构(即泡沫结构)的纯粹陶瓷复制品。
粘结剂在烧结时熔融，形成液相烧结， 将骨料颗粒结合起来；同时，在骨料之间形
成孔隙。
粒状多孔陶瓷除气孔率较大外，同一般 陶瓷烧结体无大差别。
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泡沫陶瓷的制造方法略有别于一般
陶瓷工艺，它采用特别严密的软质泡沫
塑料(如聚氨酯)为载体，进而加工成所需
形状、尺寸等。
有机材料在陶瓷料浆注入后能恢复原
状并足以弹回而没有过量的变形，留下涂
覆在泡沫纤维上的陶瓷，然后，经干燥、 高温烧结，进而完全烧尽聚合物，最后余 下一个内连开口气孔三维网状骨架和孔隙 结构(即泡沫结构)的纯粹陶瓷复制品。
料浆，而后在高温下燃尽载体材料而形
成孔隙结构。
如采用聚氨酯泡沫塑料作为多孔载
体，可以制成孔结构与原泡沫塑料相同
的泡沫陶瓷。
根据需要，可选用不同孔结构的载体。 选用载体时，应遵循的原则是，载体 有足够的弹性和强度，可以支撑所吸附的
湿物料而不致于使孔闭合。
料浆干燥后，生坯在较低温度下进行 排塑，这时升温速度应缓慢，以防泡沫塑 料过快燃尽而使孔坍塌。
反应、扩散、液相浸润、液相反应等相
互作用，使多孔材料在烧成时产生一定
的收缩。
因此，添加剂的种类、数量、烧成 温度、时间、气氛等因素均对材料的孔 结构产生影响。
添加剂量增多时，气孔率及平均孔
径都会减少；
烧结温度过高或烧结时间过长，形 成的液相会填充孔隙，也会降低气孔率
或形成闭气孔。
(2) 利用可燃尽的多孔载体吸附陶瓷
中加入碳粉、碳黑等。这些物质在高温
下燃烧挥发而留下孔隙。
利用该法可制各出气孔率高于60％的
多孔陶瓷。
另外，添加可燃尽物质的数量和尺寸， 将对材料的气孔率、最大孔径会产生影响， 并降低材料的强度。
(４) 利用材料的热分解、相变、
离析而形成小孔隙。
多孔陶瓷的制备方法 及形成机理
一、多孔陶瓷的制备方法
3.1 粒状陶瓷的制备 3.2 蜂窝陶瓷的制备
3.3 泡沫陶瓷的制备
1、 粒状陶瓷
一般是将粒状陶瓷骨料和玻璃质、粘 土质粘结剂与成孔剂混合、成型、干燥、 烧成。
其中，骨料包括Al2O3、SiC和玻璃等。
成孔剂分为可燃性物质(如碳粒)和高 温时分解产生气体的物质(如碳酸钙)。 在烧结时成孔剂分解，逸出气体起发 泡作用，形成连通开孔。
孔陶瓷。 多孔陶瓷形成过程中，传质过程是不 连续的。骨料颗粒间的连接主要有以下两 种方式：
① 依靠添加与其组分相同的微细颗
粒，利用其易于烧结的特点，在一定的温 度下，将大颗粒连接起来。
②使用一些添加剂，它们在高温下或 能生成膨胀系数和化学组分与骨料相匹
配又能与骨料相浸润的液相，或是能与
骨料间发生固相反应将骨料颗粒连接。
泡沫陶瓷必须具有适于作为栽体所具 有的高空隙体积结构，如sotfoam公司提供 的一种聚氨酯泡沫，具有独特的十二边内
连气孔晶胞结构，能提供97％的空隙体积。
陶瓷粉末必须混合成触变形料浆，即 流动时比静态时粘度较低。
这种触变形有利于泡沫纤维的适宜涂
覆，而且没有过量的排液。
陶瓷料浆组成，通常为固体粉末(％ 重量)＋10％～40％水。 为了获得更好的性能，可分别添加 ＜15％的莫来石、二氧化锆、氧化镁。 一种陶瓷料浆的组成，见下表所示：
待泡沫塑料燃烧挥发后，再以较快速
度升温，高温下陶瓷物料烧结，但仍保持
了原有骨架而生成所需的泡沫陶瓷。 这样制备的多孔陶瓷，气孔率可达80 ％～90％。
(3)利用某些外加剂在高温下燃尽或 挥发而在陶瓷体中留下孔隙。 通常由颗粒堆积而形成的多孔陶瓷
的气孔率的实际范围为25％~35％，因此
在需要高气孔率的情况下，往往在配料
陶瓷料浆的组成
原料
Al2O3 Cr2O3
膨润土 0.1~12
高岭土 AlPO4 0.1~12 2.25 较好含量/ 45~55 10~17 %
0.5~2
组成原料的作用
Al2O3---基体材料，它与铜、铝熔体不 起化学反应； Cr2O3---与Al2O3配合，有很好的耐高 温性能和抗金属熔体腐蚀性能；
粘结剂在烧结时熔融，形成液相烧结， 将骨料颗粒结合起来；同时，在骨料之间形
成孔隙。
粒状多孔陶瓷除气孔率较大外，同一般 陶瓷烧结体无大差别。
2 、 蜂窝陶瓷
蜂窝陶瓷是采用机械加工方法制成许
多平行直线开孔，孔径1~10mm的薄壁多 孔结构。
3、泡沫陶瓷
泡沫陶瓷的结构是在三维空间重复的十
二面体复杂图形。 泡沫陶瓷气孔尺寸范围可从1.2孔/cm的 最大孔到39.37孔/cm的极细孔。
每一粒骨料仅在几个点上与其他颗粒发生连 接(见下图)，形成大量的三维贯通孔道。
骨料颗粒堆积、粘接而形成的多孔陶瓷
一般来说，利用骨料颗粒的堆积、 粘接所形成的多孔陶瓷材料中，有下面 的规律：
骨料颗粒尺寸越大，形成的平均
孔径越大； 骨料颗粒尺寸分布范围越窄，所得
到的多孔陶瓷微孔的分布就越均匀。
由于添加剂与骨料间可能发生固相
膨润土---泡沫结构材料的粘结剂，
烧结时产生玻璃相，增加流动性； 高岭土---与膨润土有相似作用；
AlPO4---是一种空气固化剂或粘结剂，
无需加热即可使陶瓷浆硬化(但最好还是 经烘干)，它与金属熔体不起化学反应。 AlPO4最好配成50％水溶液使用。
二、多孔陶瓷的形成机理
(1) 利用骨料颗粒的堆积，粘接形成多