什么是多孔陶瓷？制備方法有哪些？應用分析

1.什么是多孔陶瓷

多孔陶瓷是一種具有豐富氣孔的陶瓷材料，由許多氣孔在空間按照各種方式排列而成，均勻分布的氣孔使其具有透過性高和體積密度小等優點;多孔陶瓷在十九世紀七十年代就已經得到了廣泛應用。

2.多孔陶瓷的制備方法

(1)直接發泡法

發泡是通過機械攪拌或添加發泡劑等方式將氣體引入到懸浮液中，通過攪拌，漿料會產生細密且穩定的泡沫，然后將成型的漿料置于一旁直至干燥，將干燥完成后的樣品置于所需燒結爐中燒結，即可得到所需的多孔陶瓷材料。整個操作工程的簡易流程圖如下圖所示。制備多孔陶瓷的關鍵是制備穩定的發泡漿料以及泡沫漿料的固化。

(2)添加造孔劑法

添加造孔劑法需要使被添加到陶瓷漿料中的造孔劑占據漿料的一部分體積，等將其成型干燥后，通過在燒結過程中揮發或燃盡，在陶瓷基體內留下孔洞，從而得到多孔陶瓷。

通常選用易排除、與基體不反應、且無有害殘留的物質作為造孔劑，其主要包括高分子材料、聚合物天然纖維等有機造孔劑。除此之外，聚乙烯醇縮丁醛、碳/煤粉、聚甲基丙烯酸甲脂、甲基纖維素、硬脂酸、尿素等，以及碳酸銨、氯化銨、碳酸氫銨等可分解的鹽類都是常見的造孔劑。

(3)冷凍干燥法

冷凍干燥法又稱冰模板法，是將仍然有流動性的漿料倒入模具，將其在低溫下冷凍直至漿料中的水分凝固成冰，將其置于冷凍干燥箱進行干燥，使冰升華為水蒸氣排出去，最終可得到干燥后樣品，脫模即可。

(4)其他方法

除了上述幾種主要工藝外，還可通過其他制備方法制備多孔陶瓷，例如：陶瓷纖維法，利用陶瓷纖維相互架構成三維孔洞結構;水熱-熱靜壓工藝，孔徑不一的多孔陶瓷可通過將液態水作為壓力傳遞的介質來制備得到;將陶瓷滲透沉積到多孔骨架得到多孔陶瓷是化學氣相滲透法的核心步驟。

3.多孔陶瓷的應用領域

(1)催化劑載體：多孔陶瓷的氣孔結構優且數量多，比表面積大，作為催化劑載體能夠增大催化劑與反應物的接觸面積，提高催化效率與速度。吸附能力強，熱穩定性好的特點，可以延長催化劑的使用壽命，降低使用成本。其廣泛應用于汽車尾氣凈化以及無機和有機的生產領域。

(2)生物材料：多孔生物陶瓷具有與生物相容性良好，與骨組織結合好，無排異反應的優點，在術后空腔恢復、改善血管生成能力以及促進骨修復等醫學領域都得到了很好的應用。此外，多孔陶瓷具有的孔結構，方便加載藥物，其耐久性能夠起到長時間的支撐作用。

(3)過濾、分離和提純：多孔陶瓷作為一種過濾、分離和提純的新型材料，具有使用壽命長、抗微生物能力強、耐腐蝕、耐高溫、可重復使用的特點。在使用要求苛刻的領域中，多孔陶瓷得到了廣泛的應用，如過濾牛奶、液固分離、熔融金屬去除雜質、工業廢水凈化等。

(4)燃料電池材料：多孔陶瓷在燃料電池中可作為陰極材料，為氧氣提供輸送通道和活化位點，提高反應效率。與此同時，多孔陶瓷能夠在燃料電池的高溫下穩定工作，且為熱量的散失提供通道。上述多孔陶瓷的優勢提高了燃料電池的性能并能延長其壽命， 使得多孔陶瓷在燃料電池中的應用將會成為一個研究熱點。

(5)隔熱材料：傳統陶瓷材料的導熱率較低，可被用作隔熱材料。多孔陶瓷的多孔結構內充斥的氣體，致使多孔陶瓷的隔熱性能進一步加強。

(6)吸音材料：在聲波的傳播過程中，多孔陶瓷作為聲音屏障，能夠改變聲波的傳播方向，使聲波被限制在空腔內?？涨粌嚷暡ㄒ鹂諝獾恼駝雍涂朔諝饽Σ磷龉D化為熱能，大幅降低聲音的能量。

(7)航空航天材料：多孔陶瓷由于有較好的化學穩定性，抗熱震能力，耐腐蝕性和低導熱率，使其成為運用于飛機以及航天器的一種理想耐熱隔熱的材料。

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