《多孔陶瓷》word版

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1、无机材料物理性能结课论文多孔陶瓷的制备与应用院别资源与材料学院专业材料科学与工程专业学号8100138姓名王娟2013年6月2日无机物理材料性能（结课论文）第10页多孔陶瓷的制备与应用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。本文介绍了多孔陶瓷材料的几种传统制备方法和几种新工艺，同时阐述了各种制备方法的特点，并介绍了多孔陶瓷的应用，指出了今后多孔陶瓷的发展趋势和发展前景。关键词：多孔陶瓷，制备，新工艺，

2、应用无机物理材料性能（结课论文）第10页目录1前言12多孔陶瓷的制备方法12.1多孔陶瓷传统的制备工艺12.1.1挤压成型22.1.2添加造孔剂22.1.3有机泡沫浸渍法22.1.4发泡法32.1.5颗粒堆积工艺32.2多孔陶瓷新的制备工艺32.2.1离子交换工艺32.2.2冷冻干燥工艺42.2.3溶胶-凝胶工艺42.2.4利用纤维制得多孔结构工艺42.2.5自蔓延高温合成(SHS)工艺53多孔陶瓷的应用53.1建筑材料53.2催化剂载体53.3过滤分离器63.4生物医学材料63.5航天透波材料64结语6无机物

3、理材料性能（结课论文）第10页无机物理材料性能（结课论文）第10页1前言多孔陶瓷又称为气孔功能陶瓷，它是指具有一定尺寸和数量的孔隙结构的新型陶瓷材料。在材料成形与高温烧结过程中，内部形成大量彼此相通或闭合的气孔[1.2]。多孔陶瓷的种类繁多，其分类也有多种方法。按孔径大小分类可分为：微孔陶瓷(孔径小于2nm)、介孔陶瓷(孔径介于2~50nm)和宏孔陶瓷(孔径大于50nm)3类[3]；按孔的形状结构分类可分为：粒状陶瓷烧结体、泡沫陶瓷和蜂窝陶瓷3种；按孔隙之间关系分类可分为：闭气孔和开气孔2种。多孔陶瓷具有低密度

4、、高渗透率、抗腐蚀、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。多孔陶瓷具有均匀分布的微孔、体积密度小、比表面积大、对液体和气体介质有选择的透过性、较好的能量吸收或阻压特性以及优良热、电、磁、光、化学等功能。因其本身独有的耐高温、耐腐蚀等优异特性，使多孔陶瓷在熔融金属过滤、催化剂载体、汽车尾气净化和吸音降噪等传统领域以及传感器、生物材料、航天材料等新兴领域得到广泛应用。2多孔陶瓷的制备方法多孔陶瓷材料的特性主要指标为气孔率、孔径大小与分布、平均孔径和渗透能力。但在多孔陶瓷的研制过程中，要控制孔

5、径的大小、形状、数量和气孔的均匀分布则有一定的难度。选择适当的方法和工艺是制备多孔陶瓷的重要环节。2.1多孔陶瓷传统的制备工艺目前广泛应用的多孔陶瓷大部分由传统方法制备的，这些制备方法比较成熟。多孔陶瓷传统的制备方法有挤压成型，颗粒堆积法，发泡法，有机泡沫浸渍法，添加造孔剂等，下面将简要的介绍几种方法。无机物理材料性能（结课论文）第10页2.1.1挤压成型挤出成型简要工艺流程为：配料→混合→挤压成形→干燥→烧结→成品该工艺制成的多孔陶瓷气孔尺寸、形状、孔隙率均匀，适宜批量生产，但该工艺的缺点是难以制得孔径小于1

6、mm的制品[4]。在生产过程中，挤出成型模具的制作是核心技术。该工艺制备的多孔陶瓷适于用作汽车尾气净化器的载体。2.1.2添加造孔剂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。造孔剂颗粒的形状、大小决定了多孔陶瓷材料气孔的形状和大小。虽然在普通陶瓷制备工艺中，通过调整烧结温度和时间，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，而烧结温度太低又无法满足强度需求。采用添加造孔剂的方法则可避免普通陶瓷制

7、备工艺的缺点，使烧结制品既具有高的气孔率又有较好的强度。利用该工艺可以制得形状复杂、气孔结构各异的多孔陶瓷制品，但其缺点是制品气孔率一般低于50%，且气孔分布均匀性差。与普通的陶瓷工艺相比，这种工艺关键在于造孔剂种类和用量的选择[5]。2.1.3有机泡沫浸渍法该工艺利用有机泡沫体具有开孔的三维网状骨架结构，将制好的料浆均匀地浸渍到有机泡沫体中，经干燥后烧掉有机泡沫载体，留下泡沫的网格化结构。整个工艺与陶瓷浆料的配方关系很大，即要求料浆与有机物泡沫具有很好的相容性，同时又要具备优良的结构性能，以使制品具有高强度。

8、利用该工艺能制备出高强度、高气孔率的制品，但其制品形状易受限制且密度不易控制。该工艺关键步骤在于有机泡沫体浸渍浆料的成型。此外，泡沫必须有一定的亲水性和足够的回弹性，使其能够与陶瓷料浆紧密结合且在多余料浆挤出后能恢复原状。无机物理材料性能（结课论文）第10页2.1.4发泡法发泡工艺是在陶瓷组分中添加有机或无机化学物质，在处理期间形成挥发性气产生泡沫，经干燥和烧成制成多孔陶瓷，包括网眼型