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、熱導率低等優良特點,現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造孔劑,然后通過燒結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絡結構的有機泡沫浸漬陶瓷漿料,然后通過高溫燒結去除有機載體,從而獲得具有開孔三維網狀多孔陶瓷的方法,
有機泡沫浸漬法優點是: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節多孔材料的微觀結構和形貌。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.發泡法
發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,然后再經過燒結獲得多孔氧化鋁陶瓷材料的方法。
發泡法優點是:工藝較為簡單、成本也很低;缺點是:氣體的產生不能**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,在高溫下產生液相的特點,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,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,從而獲得多孔結構的方法。
冷凍干燥法優點是:以水為造孔劑,引入的添加劑較少,對環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整,是一種綠色環保的工藝,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,然后加入引發劑和催化劑,通過有機單體的聚合和交聯反應使懸浮液固化成型,所得多孔氧化鋁坯體結構均勻、強度高,可進行一定的機械加工,隨后進行燒結制備得到多孔氧化鋁陶瓷。
凝膠注模成型技術優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凝膠體系成為凝膠注模成型工藝的主要研究方向之一。