多孔陶瓷材料的制备技术.pdf

材料科学与工程总第55期
c、、rI／MaterialsScience＆EngineeringSept1996
1，、／
多孔陶瓷材料的制备技术
一
圭笙赵振波
了
北京理工大学国北京．一100081丁{夸g
北京科技大学北京100083

冉摘要本文评述了近年来多孔陶瓷材料制各技术的研究现状，对目前研究比较活跃，应用比较
成功的几种制备技术进行了分析．并讨论了今后的发展趋势
【关键词】
．圭堕墨童量!塑蓬量遗
TechniquesForPrepara

CeramicMaterialS

ZhuShizhenZhaoZhenbo
BeijingInstituteofTechnologyBeijing100081

BeijingUniversityofScienceandTechnologyBeij~ng100083
【Abstract]Therecentstatusoftechniquesforpreparationofporousceramicmaterialswasre
viewed．Varioustechniquesforpreparationofporousceramicmaterialsresearchedmoreactivelyandap—

pliedmoresuccessfullywereanalyzed，andthefuturedevelopmenttrendswerediscussed．

[Keywords]Porousceramics，Fabrication，Pore—Iorrningmaterials，Foamimpregnation

一
、前言

近年来表面与界面起突出作用的新型材料日益受到重视，既发现一些新的物理现象和效
应，在应用上又很有潜力，具有广泛的发展前景[1]。多孔陶瓷材料正是一种利用物理表面的新
型材料。例如，利用多孔陶瓷的均匀透过性，可以制造各种过滤器、分离装置、流体分布元件、混
合元件、渗出元件和节流元件等；利用多孔陶瓷发达的比表面积，可以制成各种多孔电极、催化
剂载体、热交换器、气体传感器等；利用多孔陶瓷吸收能量的性能，可以用作各种吸音材料、减
震材料等；利用多孔陶瓷低的密度、低的热传导性能，还可以制成各种保温材料、轻质结构材料
等_2_，加之其耐高温、耐气候性、抗腐蚀，多孔陶瓷材料的应用已遍及抬金、化工、环保、能源、生
物等各个部门，引起了垒球材料学界的高度重视，并得到了较快发展，每年这方面的专利都有
近百篇，而且有逐年增长的趋势。但由于绝大多数制备工艺参数及关键阿题处于技术保密状
态，目前尚无系统论述各种制备技术的文章，本文结合作者研制用于高温固体氧化物燃料电池
的多孔A1Oa陶瓷支持管(体)的研究工作，分析了多孔陶瓷材料制备技术的现状及今后的发
展趋势。

·33·

二、多孔啕瓷材料的制备技术

多孔陶瓷材料的材质种类繁多，由于使用目的不同，对材料的性能要求各异，因此，近年来
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，发
泡工艺，有机泡沫浸渍工艺，溶胶凝胶工艺等。表1比较了这几种工艺方法的特点及应用
表l制取多孔陶瓷材料的各种工艺比较

成形方法优点缺点应用实例

1采用不同的戚形方法，可制
一般过滤
添加造孔得形状复杂的制品1．气孔分布均匀性差器催化剂
剂的方法2可制取各种气孔结构的多孔2．不适台制取高气孔率的制品支持体
制品

】．不能制造小孔径闭气孔的制
有机泡津1．能制取高气孔率的制品品金属熔体
浸渍方法2．试样强度好2．制品形状受限制过滤器
3．制品成伢密度不易控制

发泡方法1．特别适于制取闭气孔的制品1对原料的要求高轻质建材，
2．气孔率大，强度高2工艺条件不暑控御保温材料

溶腔一凝胶1．适于制取微孔陶瓷】．原料受限制微孔分离
方法2．适于制取薄膜材料2．生产卓低膜
3．气孔分布均匀3．制品形状受限制

l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。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，而采用添加造孔剂的
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，用该法制备的
多孔陶瓷，气孔率一般在50以下。
添加造孔剂法制备多孔陶瓷的工艺流程与普通的陶瓷工艺流程相似，这种工艺方法的关
键在于造孔剂种类和用量的选择。
(1)造孔剂种类和用量的选择
造孔剂加入的目的在于促使气孔率增加，它必须满足下列要求：在加热过程中易于排除；
排除后