多孔氧化铝陶瓷制备方法

多孔氧化铝陶瓷不仅具有氧化铝陶瓷耐高温、耐腐蚀性好,同时具有多孔材料比表面积大、热导率低等优良特点,现已广泛应用于净化分离、固定化酶载体、吸声减震和传感器材料等众多领域,在航天航空、能源、石油等领域中也具有十分广阔的应用前景。

多孔氧化铝陶瓷制备方法

多孔氧化铝陶瓷的制备工艺主要有添加造孔剂法、有机泡沫浸渍法、发泡法、颗粒堆积工艺、冷冻干燥法和凝胶注模法。

1.添加造孔剂法:在氧化铝陶瓷生坯制备过程中加入固态造孔剂,然后通过烧结去除造孔剂留下气孔。添加造孔剂法制备多孔氧化铝陶瓷的关键在于造孔剂的种类和数量,其次是造孔剂粒径大小。

多孔氧化铝陶瓷制备方法

2.有机泡沫浸渍法

 有机泡沫浸渍法是一种利用网络结构的有机泡沫浸渍陶瓷浆料,然后通过高温烧结去除有机载体,从而获得具有开孔三维网状多孔陶瓷的方法,

有机泡沫浸渍法优点是:工艺简单、操作方便、成本低廉,通过选择不同种类的有机泡沫可以调节多孔材料的微观结构和形貌。常用的有机泡沫包括聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚亚胺酯、海绵和乳胶。

3.发泡法

发泡法是一种通过向氧化铝陶瓷浆料中加入起泡剂,或者通过快速搅拌将气体引入到陶瓷坯体,然后再经过烧结获得多孔氧化铝陶瓷材料的方法。

发泡法优点是:工艺较为简单、成本也很低;缺点是:气体的产生不能精确控制,孔径大小不均匀,气孔密度无法控制。

多孔氧化铝陶瓷制备方法

4.颗粒堆积工艺

颗粒堆积工艺利用小颗粒易于烧结,在高温下产生液相的特点,使氧化铝颗粒连接起来制备多孔陶瓷。在该工艺中,对于孔径尺寸的控制可以通过选择不同粒径的颗粒来实现,所得多孔氧化铝陶瓷中孔径大小与颗粒粒径成正比,氧化铝颗粒粒径越大,形成的孔径就越大;颗粒越均匀,产生的气孔分布越均匀。

5.冷冻干燥法

冷冻干燥法是一种将氧化铝陶瓷浆料冷冻,然后通过降压使溶剂从固相直接升华成气相,从而获得多孔结构的方法。

冷冻干燥法优点是:以水为造孔剂,引入的添加剂较少,对环境不会造成任何污染,材料的孔隙率可以通过改变浆料的固含量进行调整,是一种绿色环保的工艺,可用于高定向、高气孔率多孔材料的制备。

6.凝胶注模成型工艺

凝胶注模成型工艺在有机单体和交联剂的混合溶液中加入氧化铝陶瓷粉体制备悬浮液,然后加入引发剂和催化剂,通过有机单体的聚合和交联反应使悬浮液固化成型,所得多孔氧化铝坯体结构均匀、强度高,可进行一定的机械加工,随后进行烧结制备得到多孔氧化铝陶瓷。

多孔氧化铝陶瓷制备方法

凝胶注模成型技术优点是可用于制备形状复杂的多孔氧化铝陶瓷;缺点是:丙烯酰胺具有较强的神经毒性,限制了其更广泛的应用,因此寻找低毒乃至无毒的交联凝胶体系成为凝胶注模成型工艺的主要研究方向之一。