余昌江(杭州諾貝爾集團(tuán)有限公司， 浙江 杭州 311199)

多孔陶瓷制作工藝及未來發(fā)展展望

余昌江(杭州諾貝爾集團(tuán)有限公司， 浙江 杭州 311199)

多空陶瓷憑借其穩(wěn)定性、耐熱性等性能，逐漸成為陶瓷領(lǐng)域的研究重點(diǎn)，并且其應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷拓寬。為了進(jìn)一步完善多孔陶瓷制作工藝，促進(jìn)其實(shí)現(xiàn)科學(xué)、持續(xù)發(fā)展，我們應(yīng)當(dāng)對(duì)其不斷展開研究與探索?；诖耍疚脑趨㈤喆罅肯嚓P(guān)研究文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合筆者實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)，主要從多孔陶瓷制作工藝入手，闡述了其在未來的發(fā)展趨勢(shì)。

多孔陶瓷；制作工藝；發(fā)展展望

隨著科技的發(fā)展，多孔陶瓷的制備技術(shù)得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步，其應(yīng)用領(lǐng)域也逐步被拓寬。多孔陶瓷憑借著較高的耐熱性、穩(wěn)定性、剛度等特點(diǎn)在節(jié)能、環(huán)保、石油化工、食品、冶煉以及制藥等領(lǐng)域都受到了廣泛的重視。目前來說，多孔陶瓷的制備工藝較為多樣，主要分為模板合成工藝、冷凍干燥工藝、梯度構(gòu)造工藝以及凝膠注模工藝等。

1 多孔陶瓷制作工藝簡(jiǎn)述

(1)模板合成工藝 模板合成工藝就是把陶瓷前驅(qū)體注入到多孔結(jié)構(gòu)的模板之中，從而使得生成的陶瓷具有和模板相同的結(jié)構(gòu)和形貌。這種制作工藝在二十世紀(jì)六十年代就已經(jīng)產(chǎn)生，在金屬熔融過濾用多孔陶瓷的制作中仍廣泛應(yīng)用。該工藝所使用的模板材料多樣，既可以是人工合成材料，也可以是木材、松木等天然材料。

(2)冷凍干燥工藝 這種工藝在制作多孔羥基磷灰石材料方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，其制作流程主要如下：首先低溫凍結(jié)水溶性或者含有硅膠材料的陶瓷漿料，經(jīng)過一定的脫模、升華等過程后即可獲取胚體，胚體再進(jìn)行燒結(jié)熱處理后即可獲取多空陶瓷。這種工藝可以控制初始陶瓷漿料的溫度與濃度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)多孔陶瓷性能的控制，因而在各類需要精度的陶瓷元件制作中具有較高的優(yōu)勢(shì)。

(3)梯度構(gòu)造工藝 梯度構(gòu)造工藝制作出的多孔陶瓷其出孔率可以得到有效控制，并且其孔徑大小也能隨著材質(zhì)結(jié)構(gòu)呈特定方向的變化。一般來說這類陶瓷可以按照氣孔分布分為階梯氣孔梯度陶瓷和連續(xù)氣孔梯度陶瓷兩類。

(4)凝膠注模工藝 凝膠注模工藝通過使用有機(jī)單體或者少量的添加劑產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，待其反應(yīng)成型之后就形成具有一定均勻性和強(qiáng)度的胚體，再將胚體加工燒制即可形成。凝膠注模工藝形成的多孔陶瓷在醫(yī)療領(lǐng)域應(yīng)用較多，因其特點(diǎn)可以作為人體植入物。但是需要注意的是要選擇好反應(yīng)單體，否則將影響產(chǎn)品的強(qiáng)度。

2 多孔陶瓷未來發(fā)展趨勢(shì)展望

(1)優(yōu)化工藝配方及工藝過程，提高材料氣孔的均勻性 衡量多孔陶瓷性能的指標(biāo)之一就是氣孔率以及孔徑，在強(qiáng)度一致的情況下，單位面積內(nèi)流體面積透過的阻力越低，其過濾效率也就越好。多孔陶瓷需要進(jìn)一步優(yōu)化工藝配方以及制作過程，將材料的孔隙率不斷提高，從而提高氣孔的均勻程度。研究方向就是將陶瓷纖維引入陶瓷基體之內(nèi)，進(jìn)而提高陶瓷的高空隙率。

(2)進(jìn)一步降低成本，制作大尺寸多孔陶瓷 當(dāng)前時(shí)期的多孔陶瓷制備和使用成本依然很高，這導(dǎo)致其無法大面積推廣。隨著大斷面陶瓷過濾器應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，陶瓷過濾元件的規(guī)格與尺寸也進(jìn)一步增加，這也給多孔陶瓷制備的成本控制帶來了極大的壓力。所以未來發(fā)展多孔陶瓷需要探索新的制備工藝，并要盡量控制制備成本并增大多孔陶瓷制品的尺寸。

(3)應(yīng)用陶瓷膜的表面修復(fù)技術(shù)制備大尺寸陶瓷膜材料 以目前的技術(shù)和設(shè)備來說，制備大尺寸且無缺陷的陶瓷膜材料還有一定的困難，導(dǎo)致其很難在應(yīng)用領(lǐng)域推廣。為此今后多孔陶瓷的研究方向需要從陶瓷膜的表面修復(fù)技術(shù)以及在線檢測(cè)技術(shù)入手，提高制備大尺寸無缺陷陶瓷膜的技術(shù)水平。

(4)多功能性多孔陶瓷復(fù)合材料的開發(fā) 雖然多孔陶瓷性能較強(qiáng)，但是其應(yīng)用比較單一，只能作為過濾材料使用。今后的研究方向之一就是研究多孔陶瓷的復(fù)合技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多孔陶瓷的多功能性，就可以進(jìn)一步擴(kuò)大多孔陶瓷材料的適用范圍。比如微孔制備技術(shù)與納米抗菌功能相結(jié)合，研發(fā)出具有抗菌與凈化功能的多孔陶金屬復(fù)合技術(shù)等。

(5)加強(qiáng)應(yīng)用技術(shù)研究，提高多孔陶瓷的產(chǎn)業(yè)化水平 多孔陶瓷的研究方向還應(yīng)包括多孔陶瓷材料的應(yīng)用性能上，不斷深化改革，實(shí)現(xiàn)多孔陶瓷在過濾技術(shù)、材料清洗與再生技術(shù)等系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的在優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)多孔陶瓷材料的產(chǎn)業(yè)化水平。這就要求我國能夠搭建應(yīng)用研究平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)間的強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，推動(dòng)其交流與合作，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化水平的飛速提高。

3 結(jié)語

綜上所述，隨著多孔陶瓷的制備工藝得到發(fā)展與改善，多孔陶瓷的制作效率與質(zhì)量也有所提高。目前，隨著多孔陶瓷制作工藝的不斷完善，其應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷拓展，這就需要我們進(jìn)一步關(guān)注其在陶瓷領(lǐng)域的發(fā)展前景，不斷鉆研與探索，進(jìn)一步改善多孔陶瓷的制造工藝，實(shí)現(xiàn)多空陶瓷領(lǐng)域的新發(fā)展。

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