多孔氧化鋁陶瓷不僅具有氧化鋁陶瓷耐高溫、耐腐蝕性好,同時具有多孔材料比表面積大、熱導率低等優(yōu)良特點,現(xiàn)已廣泛應用于凈化分離、固定化酶載體、吸聲減震和傳感器材料等眾多領域,在航天航空、能源、石油等領域中也具有**廣闊的應用前景。
多孔氧化鋁陶瓷制備方法
多孔氧化鋁陶瓷的制備工藝主要有添加造孔劑法、有機泡沫浸漬法、發(fā)泡法、顆粒堆積工藝、冷凍干燥法和凝膠注模法。
1.添加造孔劑法:在氧化鋁陶瓷生坯制備過程中加入固態(tài)造孔劑,然后通過燒結(jié)去除造孔劑留下氣孔。添加造孔劑法制備多孔氧化鋁陶瓷的關鍵在于造孔劑的種類和數(shù)量,其次是造孔劑粒徑大小。
2.有機泡沫浸漬法
有機泡沫浸漬法是一種利用網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的有機泡沫浸漬陶瓷漿料,然后通過高溫燒結(jié)去除有機載體,從而獲得具有開孔三維網(wǎng)狀多孔陶瓷的方法,
有機泡沫浸漬法優(yōu)點是:工藝簡單、操作方便、成本低廉,通過選擇不同種類的有機泡沫可以調(diào)節(jié)多孔材料的微觀結(jié)構(gòu)和形貌。常用的有機泡沫包括聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚亞胺酯、海綿和乳膠。
3.發(fā)泡法
發(fā)泡法是一種通過向氧化鋁陶瓷漿料中加入起泡劑,或者通過快速攪拌將氣體引入到陶瓷坯體,然后再經(jīng)過燒結(jié)獲得多孔氧化鋁陶瓷材料的方法。
發(fā)泡法優(yōu)點是:工藝較為簡單、成本也很低;缺點是:氣體的產(chǎn)生不能**控制,孔徑大小不均勻,氣孔密度無法控制。
4.顆粒堆積工藝
顆粒堆積工藝利用小顆粒易于燒結(jié),在高溫下產(chǎn)生液相的特點,使氧化鋁顆粒連接起來制備多孔陶瓷。在該工藝中,對于孔徑尺寸的控制可以通過選擇不同粒徑的顆粒來實現(xiàn),所得多孔氧化鋁陶瓷中孔徑大小與顆粒粒徑成正比,氧化鋁顆粒粒徑越大,形成的孔徑就越大;顆粒越均勻,產(chǎn)生的氣孔分布越均勻。
5.冷凍干燥法
冷凍干燥法是一種將氧化鋁陶瓷漿料冷凍,然后通過降壓使溶劑從固相直接升華成氣相,從而獲得多孔結(jié)構(gòu)的方法。
冷凍干燥法優(yōu)點是:以水為造孔劑,引入的添加劑較少,對環(huán)境不會造成任何污染,材料的孔隙率可以通過改變漿料的固含量進行調(diào)整,是一種綠色環(huán)保的工藝,可用于高定向、高氣孔率多孔材料的制備。
6.凝膠注模成型工藝
凝膠注模成型工藝在有機單體和交聯(lián)劑的混合溶液中加入氧化鋁陶瓷粉體制備懸浮液,然后加入引發(fā)劑和催化劑,通過有機單體的聚合和交聯(lián)反應使懸浮液固化成型,所得多孔氧化鋁坯體結(jié)構(gòu)均勻、強度高,可進行一定的機械加工,隨后進行燒結(jié)制備得到多孔氧化鋁陶瓷。
凝膠注模成型技術(shù)優(yōu)點是可用于制備形狀復雜的多孔氧化鋁陶瓷;缺點是:丙烯酰胺具有較強的神經(jīng)毒性,限制了其更廣泛的應用,因此尋找低毒乃至無毒的交聯(lián)凝膠體系成為凝膠注模成型工藝的主要研究方向之一。