泡沫陶瓷材料的研究进展

摘 要: 介绍了泡沫陶瓷的特性、 制造工艺， 并列举了泡沫陶瓷在几个方面的主要应用。指出了当前陶瓷材料的研究热点和今后发展需要解决的问题。

关键词: 泡沫陶瓷；制备；应用；进展

泡沫陶瓷材料的发展始于 20世纪 70 年代，它是一种具有三维空间网络结构的高孔隙率的多孔陶瓷材料。 其孔径从0.1~3mm 不等， 孔率范围在65%~85%之间， 使用温度可以从常温一直到 1600℃。

泡沫陶瓷一般可以分为 2 类，即开孔 （ 网状）陶瓷及闭孔陶瓷， 这取决于各个孔穴是否具有固体壁面。如果形成泡沫体的固体仅仅包含于孔棱中，则称之为开孔陶瓷，其孔隙是相互连通的2 如果存在着固体壁面， 则称为闭孔陶瓷， 其中的孔穴由连续的陶瓷基体相互分隔。但大部分泡沫陶瓷既存在开孔孔隙又存在少量闭孔孔隙。

泡沫陶瓷是具有三维空间网架结构的高气孔率的多孔陶瓷体，其造型犹如钢化了的泡沫塑料或瓷化了的海绵体 。由于它具有气孔率高、 比表面积大、 抗热震性、 耐高温、 耐化学腐蚀及良好的机械强度和过滤吸附性能， 可广泛应用于热交换材料、 布气材料、 汽车尾气净化装置、 冶金工业熔融态金属过滤 如铝合金、 铜合金、 钢水、 铁水等 、 热能回收 如钢材连续加热炉上的热交换器、 燃煤锅炉烟尘的隔热交换和过滤除尘 、 工业污 水处理 如采矿业处理带毒气的液体 ， 隔热、 隔音材料等。近年来， 泡沫陶瓷材料的应用领域又扩展到航空领域、 电子领域、 医用材料领域及生物化学领域等 。 泡沫陶瓷的广泛应用已引起了全球材料界的高度重视，制备高强度、 孔径均匀、 性能稳定、 高度有序的泡沫陶瓷体， 拓宽和开发泡沫陶瓷在国内各行业中的应用， 无疑是十分必要的。 自1978年美国发明了利用氧化铝、 高岭土之类陶瓷原料研制成功泡沫陶瓷并用于熔融铝合金铸造过滤之后， 英、 日、 德、 瑞士等国家竞相开展了生产工艺的研究， 技术装备越来越向机械化、 自动化发展。 目前， 已研制出多种材质、 适合于不同用途的泡沫陶瓷过滤材料，如：Al2O3 ，Zro2 ，SiC ， 莫来石， 堇青石， 氮化硅以及硼化物等高温泡沫陶瓷材料， 产品已系列化、 标准化， 形成了一个新兴产业。我国在 20世纪 80年代初开展泡沫陶瓷研究工作， 并取得较大进展， 部分产品已经标准化、 系列化。 但是我国的泡沫陶瓷从整体技术水平上与国外相比尚有一定差距。

1泡沫陶瓷材料传统制备工艺方法

泡沫陶瓷材料的制备方法很多， 其中应用比较成功的有： 有机物燃失法、 添加造孔剂方法、 发泡方法、 有机前驱体浸渍法及溶胶 凝胶方法等。在实际生产中， 往往同时采用多种工艺方法， 以提高产品的气孔率 。

1.1发泡法

采用反应发泡的方法，可以制备形状复杂的泡沫陶瓷制品， 以满足一些特殊场合的应用。