多孔陶瓷材料的制备及性能研究.pdfVIP

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　陶 瓷 　　　　　　　　　　　　　　　　　2006. No. 3 　　　　　　 ·14 · 多孔陶瓷材料的制备及性能研究 罗钊明　王 　慧 　刘平安 　曾令可 (华南理工大学材料学院　广州 　510640) 摘 　要 　从分析网状结构多孔陶瓷材料的孔隙成形机理着手 ,描述了高孔隙网状结构陶瓷材料的制备工艺 ,包括高孔隙 纤维网状结构陶瓷材料的制备 ,并分析了多孔陶瓷的力学性能及渗透性能 。 关键词 　多孔陶瓷 　孔隙　制备工艺 　力学性能 　渗透性 　　多孔陶瓷由于具有均匀分布的微孔或孔洞 ,孔隙 成过程中机械发泡形成的空隙以及由于坯体成形过程 率较高 、体积密度小 ,还具有发达的比表面及其独特的 中引入的有机前驱体燃烧形成的孔隙等 。一般采用骨 物理表面特性 ,对液体和气体介质有选择的透过性 ,能 料颗粒堆积法和前驱体燃尽法均可以制得较高的开口 量吸收或阻尼特性 ,加之陶瓷材料特有的耐高温 、耐腐 气孔的多孔陶瓷制品 ,而采用可燃物或分解物在坯体 蚀 、高的化学稳定性和尺寸稳定性 ,使多孔陶瓷这一绿 内部形成的气孔大部分为闭口气孔或半开 口气孔 ,采 色材料可以在气体液体过滤 、净化分离 ,化工催化载 用机械发泡法形成的气孔基本上都是闭口气孔 。作为 体 、吸声减震 、高级保温材料 、生物植入材料 ,特种墙体 用作过滤 、布气等使用的多孔陶瓷材料来讲 ,一般都希 材料和传感器材料等多方面得到广泛的应用[1 ] 。孔隙 望具有较高的开口气孔率 ,围绕这一 目的 , 目前国内外 率作为多孔陶瓷材料的一个主要技术指标 ,其对材料 在制备高孔隙多孔陶瓷材料方面进行了较多的研究 , 性能有较大的影响 。一般来讲 ,高孔隙率的多孔陶瓷 主要包括采用陶瓷纤维材料的纤维网状结构的多孔陶 材料具有更好的隔热性能和过滤性能 , 因而其应用更 瓷材料以及采用有机聚合物前驱体材料的泡沫陶瓷材 加广泛 。 料 。 1. 2 　多孔陶瓷的孔隙形成方法 1 　多孔陶瓷的孔隙研究 基于多孔陶瓷制备过程中孔隙难以控制的特点 , 众多学者根据不同的成孔原理 ,应用特殊的制备方法 , 由于孔隙是影响多孔陶瓷性能及其应用的主要因 制备了具有各种独特性能的多孔陶瓷材料 。 素 ,因此在 目前比较成熟的多孔陶瓷制备方法的基础 P. Sepulveda[3 ] 在研究中列举了 9 种产生孔隙的方 上 ,更加注重通过特殊方法控制孔隙的大小 、形态 , 以 法 : ①在燃烧过程中燃尽掺入的挥发物和易燃物 ,孔隙 提高材料性能 ,并相应地建立孔形成 、长大模型 ,对孔 的裂纹 、大小 、分布等均由易变相决定 ; ②固相烧结 ,可 隙形成的机理进行理论分析 。 获得孔密度分布均匀的结构 ; ③溶胶 —凝胶法 ,通过相 1. 1 　多孔陶瓷的孔隙形成机理 变或化学反应获得孔隙; ④高交叉联结无机溶胶的超 多孔陶瓷就微孔结构形式可分为 : 闭气孔结构和 临界干燥法制备气凝胶 ; ⑤铝板的阳极氧化 ,可获得长 [2 ] 度为 5 μ 开口气孔结构 。闭气孔结构是指陶瓷材料内部微孔 m 有序排列的孔通道 , 用于制备氧化铝传感 分布在连续的陶瓷基体中 ,孔与孔之间相互分离 ,而开 器 、过滤器和催化载体等 ; ⑥GASAR 法