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| 多孔陶瓷新型制備工藝研究 |
| 來(lái)源：中國粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2014-07-08 10:50:14 瀏覽次數： |
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（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/可巖）隨著(zhù)對環(huán)境保護投入的大幅度增加，我國環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展較快，成為國民經(jīng)濟的重要組成部分。國家《新材料產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規劃》鼓勵支持陶瓷過(guò)濾膜和新型無(wú)毒蜂窩陶瓷脫硝催化劑等產(chǎn)品。多孔陶瓷因其具備多種優(yōu)點(diǎn)，應用已遍及環(huán)保、節能、化工、石油、冶煉、食品、制藥、生物醫學(xué)等多個(gè)科學(xué)領(lǐng)域，在有害氣體和液體的處理方面正不斷取代其他材料而贏(yíng)得越來(lái)越廣闊的市場(chǎng)，引起了全球材料學(xué)科的高度重視。
隨著(zhù)科技的發(fā)展，多孔陶瓷的制備工藝有了很大的進(jìn)步，主要集中在以下幾點(diǎn)：
1.孔梯度制備方法
孔梯度陶瓷是指孔徑隨厚度作有規律地縮小或增大的陶瓷材料，按孔的分布狀況可分為連續孔梯度陶瓷和階梯狀孔梯度陶瓷?？滋荻榷嗫滋沾傻闹苽浞椒ㄖ饕兄驴讋┨荻扰帕蟹?、有機前驅體浸漬法以及沉淀生成法等。
致孔劑梯度排列法是將混有不同粒徑致孔劑的骨料按致孔劑粒徑從大到小的順序一層一層的平鋪在模具內，經(jīng)過(guò)壓制成型、干燥和燒成而制得孔梯度多孔陶瓷。有機前驅體浸漬法是將不同孔徑的有機前驅體分別浸入陶瓷漿料中，然后按孔徑從大到小的順序疊放在一起，經(jīng)干燥燒成即可得到孔梯度多孔陶瓷。沉淀生成法是將改性的不同粒度的致孔劑粉末置人同一陶瓷漿料中，會(huì )出現共同沉淀，由于不同粒度致孔劑的沉淀速率不同，可以獲得不同粒度的致孔劑組分連續變化的沉積層，經(jīng)干燥、成型、燒結即可獲得具有孔梯度的多孔陶瓷。最近，出現了利用離心燒結技術(shù)制備孔梯度多孔陶瓷的報道，它是利用離心力使孔梯度沿徑向線(xiàn)性變化。
2. 離子交換法
層狀硅酸納晶體與十八烷基三甲基溴化銨在水中充分混合，硅酸鹽層間的陽(yáng)離子與銨鹽陽(yáng)離子將自發(fā)地進(jìn)行交換，由于銨鹽離子體積較大，硅酸鹽的片層結構會(huì )因銨鹽的引入而發(fā)生彎曲變形，彎曲的片層之間發(fā)生縮聚，將有機物包圍在片層當中，經(jīng)高溫燒結除去有機物, 即形成多孔SiO2。
3.水熱-熱靜壓法
該工藝通過(guò)水作為壓力傳遞介質(zhì)制備各種孔徑的多孔陶瓷。其制備步驟為：硅凝膠和10% (質(zhì)量分數)的水混合，置于高壓釜中，壓力10~ 15MPa，溫度為300℃。通過(guò)水蒸汽的揮發(fā)而制成多孔陶瓷。水熱-熱靜壓工藝中，反應時(shí)間一般為10~ 180min，在25MPa下處理60min，可制得的多孔陶瓷體積密度為0. 88g /cm3，孔體積為0. 59cm3 /g，孔尺寸分布范圍為30~ 50nm， 抗壓強度高達80MPa。多孔陶瓷水熱-熱靜壓工藝具有以下優(yōu)點(diǎn)：制得的多孔陶瓷抗壓強度高、性能穩定、孔徑分布范圍廣。
4.冷凍干燥工藝
這種基于冷凍原理的獨特的陶瓷制備工藝可以制備具有復雜孔結構的多孔陶瓷。其原理是在陶瓷料漿冷凍的同時(shí)，控制晶體冰單向生長(cháng)，在低壓條件下進(jìn)行干燥處理，此時(shí)溶劑冰升華而排出，坯體中形成定向排布的孔結構，之后進(jìn)行燒結。該工藝的特點(diǎn)是坯體燒成收縮小、燒成控制簡(jiǎn)單、孔結構可設計性強、制品機械強度相對較好。
5.組織遺傳制備工藝
該工藝是利用植物材質(zhì)(木材、竹子等)的天然多孔組織，將其在800~ 1000℃下和惰性氣體環(huán)境中熱解碳化得到與木材多孔結構幾乎完全相同的碳預制體。然后以碳預制體為模板，1600℃時(shí)液態(tài)硅蒸發(fā)形成的硅蒸汽滲入模板與碳化合形成多孔碳化硅陶瓷。該工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，成本低廉，但制品的孔結構主要決定于材質(zhì)本身的組織，可設計性較差，同時(shí)SiC的轉化率相對較低。也可將木材在真空中浸漬滲入樹(shù)脂，之后在1200℃左右熱解，冷卻后得到一定孔隙率的木材陶瓷。
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