多孔陶瓷研究现状PPT.pptx

多孔陶瓷材料的研究现状;1、多孔陶瓷的简介;1、多孔陶瓷的简介;有关命名定义“多孔陶瓷”的源头，可以追溯到英文“多孔陶（Porous porcelain）”一词，最早是出现在19世纪60年代末，英“多孔陶瓷（ Porous ceramics）”一词的明确提出是在20世纪30年代，仅有短短的不到200多年时间。而天然的多孔陶瓷已存在几十亿年了（如多孔的玄武岩和蛭石），但是人类使用、制造多孔陶瓷的历史仅可以追溯到新石器时期。 ;根据我国现有的考古发现，距今１万年前的陶器和8000年前的砖为人类最早制造和使用的多孔陶瓷，人类实际开始使用多孔陶瓷的历史可能还要早，即最早人工制备多孔陶瓷是始于第一种人工合成材料陶器时期。这些远古的砖或陶器，完全具有现代多孔陶瓷的特点和共性。如：由非金属固体颗粒（粘土）烧制而成、含有较高的气孔率以及良好的化学和物理稳定性。;2、多孔陶瓷的具体应用;多孔陶??应用于日用生活器具方面，主要是各种陶器。１万年前我们祖先在江西万年仙人洞已经开始使用陶罐、陶釜盛装和烹饪食物;根据多孔陶瓷孔的特性，多孔陶瓷主要应用领域可以归纳划分为６大类：;３）孔的存在增大了表面积，孔具有良好的表面吸附性。主要应用于物质脱色及提纯分离、环保领域、催化剂载体、储氢材料和农业领域等，这些领域也是多孔陶瓷主要应用领域之一； ４）孔的物理特性结合陶瓷材料本身所具有的物理、化学特性。可用于制造电致发热、各种传感器、电发光材料； ５）孔的均匀性。主要应用于物质分散、混合和梯度材料、复合材料的基体等； ６）孔的密度。主要用于减重，如轻质陶瓷建筑材料。;3、多孔陶瓷的分类;3）按孔形状结构分类 可分为颗粒状烧结体、泡沫陶瓷和蜂窝陶瓷三类 4）按孔之间的关系分类 按孔结构形式的不同可以分为闭气孔（泡沫结构） 和开气孔（网状结构）两种。闭气孔是指材料内部的微孔分布在连续的材料基体中，孔与孔之间相互分离，而开气孔结构则包括材料内部孔与孔之间相互连通和一边开口，另一边闭口形成不连通气孔两种。他们的作用不同，如如闭气孔可以用来降低玻璃材料的介电常数。;4、多孔陶瓷的制备技术;3.1古代多孔陶瓷制备工艺技术 古代多孔陶瓷成形工艺以半固态的塑性成形为主，很少有浆料成形和干压成形。最早古代陶瓷成形工艺为纯手工成形的泥条盘筑成形和捏泥成形，这种成形工艺至今还能在美术陶瓷制作和偏远地区的日用陶瓷厂见到。在新石器时期出现了轮制成形工艺，随后出现了塑性滚压成形、塑性印模成形及塑性模板成形。;3.2现代多孔陶瓷制备工艺技术;3.2.1 部分烧结法;3.2.2 部分烧结法;例如, 现在用于汽车尾气净化的蜂窝状陶瓷, 它是将制备好的泥条通过一种预先设计好的具有蜂窝网格结构的模具挤出成型, 经过烧结后得到典型的多孔陶瓷。其工艺流程为: 原料合成+ 水+ 有机添加剂 ?? 混合练混??挤出成型?? 干燥 烧结 ?? 制品。这种工艺的优点在于, 可根据实际需要对孔形状和大小进行精确设计; 缺点是不能成型复杂孔道结构和孔尺寸较小的材料, 同时对挤出物料的塑性有较高要求。;3.2.3 颗粒堆积成孔工艺法;例如用Yb2O3 作为助剂制备了多孔氮化硅陶瓷, 通过加入Yb2O3 后, 使氮化硅微孔陶瓷孔的分布更加均匀, 经烧结后使孔隙率达到很好的要求。另外, 孔隙率可通过调整颗粒级配对孔结构进行控制, 制品的孔隙率一般为20% ~ 30% 。若在原料中加入碳粉、木屑、淀粉、塑料等成孔剂, 高温下使其挥发可将整体孔隙率提高至75% 左右。主要优点 在于工艺简单, 制备强度高; 不足之处在于气孔率低。;3.2.4添加造孔剂工艺法;造孔剂可以分为有机和无机2 类。无机造孔剂有碳酸铵、碳酸氢氨、氯化铵等高温可分解的盐类, 以及煤粉、碳粉等。;3.2.5发泡工艺法;3.2.6溶胶-凝胶工艺法;溶胶-凝胶法主要用来制备微孔陶瓷材料, 特别是微孔陶瓷薄膜。这是许多研究者重视的一个领域。薛明俊等人使用羟铝土加入适量的造孔剂控制温度, 采用溶胶-凝胶法制备Al2O3 多孔陶瓷, 并分析了多孔陶瓷的气孔率、气孔分布。用So-l Gel 工艺制得多孔陶瓷 孔径分布范围极为狭窄, 其孔径大小可通过溶液组成和热处理过程的调节来控制, 是目前最为活跃的领域。;3.2.7冷冻干燥工艺法;工艺中, 冷冻含有陶瓷粒子的悬浊液, 使水冻成冰, 在一定冷冻温度下, 使冰晶推动陶瓷粒子沿着冰晶枝晶区域的方向生长, 形成冰晶在相同尺度上的微结构, 经干燥后, 使冰晶升华被去除, 陶瓷粒子依然保持冰晶形态, 获得多孔微结构材料。该工艺不会对环境产生污染, 方便, 简单, 可行。;3.2.8多孔陶瓷水热-热静压工艺法;5、多孔陶瓷的表征与性能检测;5.1.1 孔隙率;一、 显微分析法 即