郝卓雅?張鈺?柴華?劉濤?王長(zhǎng)輝

摘 要：多孔陶瓷在當(dāng)前新產(chǎn)業(yè)時(shí)代背景下，被廣泛地應(yīng)用于多個(gè)科學(xué)領(lǐng)域，在推動(dòng)產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的同時(shí)，在環(huán)境保護(hù)方面的價(jià)值也得到了最大化發(fā)揮，故而本文主要基于多孔陶瓷結(jié)構(gòu)性能，對(duì)其制備工藝和應(yīng)用范疇進(jìn)行了全面探析，以此為國(guó)家可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)奠定良好基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：多孔陶瓷;結(jié)構(gòu)性能;制備和應(yīng)用

引言：

隨著社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，多孔陶瓷取代傳統(tǒng)陶瓷被廣泛地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，自十九世紀(jì)在細(xì)菌過(guò)濾初步應(yīng)用以來(lái)，多孔陶瓷因其自身獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和優(yōu)異性能，其制備和應(yīng)用也由此受到了全球材料科學(xué)界的廣泛關(guān)注，為此對(duì)其制備工藝和應(yīng)用范疇進(jìn)行全面探析是現(xiàn)階段基層產(chǎn)業(yè)機(jī)構(gòu)的核心發(fā)展方向。

一、多孔陶瓷結(jié)構(gòu)性能的基本概述

目前來(lái)講，陶瓷的多孔性是多孔陶瓷的最大結(jié)構(gòu)特性，而根據(jù)不同的制造工藝，多孔陶瓷的孔結(jié)構(gòu)可分為如下幾種類(lèi)型，即——直通氣孔、閉氣孔和開(kāi)氣孔。簡(jiǎn)單而言，直通氣孔相互之間未與外界貫通，相互之間也沒(méi)有直接連通;閉氣孔是多孔陶瓷中的一種常見(jiàn)結(jié)構(gòu)，與直通氣孔相比，這類(lèi)陶瓷的氣孔互不相通;至于開(kāi)氣孔，就目前而言在進(jìn)行制備過(guò)程中，多項(xiàng)工藝的實(shí)施其制成的多孔陶瓷結(jié)構(gòu)主要就是開(kāi)氣孔，這類(lèi)陶瓷相互之間直線(xiàn)貫通，此外它們也與其外界直接連通。

二、 多孔陶瓷制備工藝的基本概述

（一）陶瓷纖維制備方式概述

在制造多孔陶瓷的過(guò)程中，陶瓷纖維制備方式是現(xiàn)階段常用的一種制備工藝。簡(jiǎn)單來(lái)講，“陶瓷纖維制備”指的是一種通過(guò)將特殊的纖維多孔材料編織多孔陶瓷形態(tài)，而后相互架構(gòu)成三維編織孔洞的纖維成型方法。在制備過(guò)程中，其主要是利用纖細(xì)的紡織結(jié)構(gòu)特征，與其它制備工藝相比，陶瓷纖維在制作過(guò)程中，陶瓷的氣孔率、孔徑高度等可完全把控，但與此同時(shí)據(jù)調(diào)查氣孔率在一定程度上還受到如下因素的影響，即：多孔陶瓷纖維的編織長(zhǎng)度、三維編織性能以及三維編織技術(shù)。

（二）凝膠注模工藝制備方式的概述

在二十世紀(jì)末期，美國(guó)加州橡樹(shù)嶺國(guó)家化學(xué)實(shí)驗(yàn)室將世界上傳統(tǒng)的陶瓷凝固成型制備技術(shù)與有機(jī)高分子造孔劑的化學(xué)反應(yīng)技術(shù)結(jié)合在一起，這是凝膠陶瓷注模制備工藝概念的起源。簡(jiǎn)單來(lái)講，“凝膠注模工藝”指的是陶瓷原位凝固成型的過(guò)程，具體而言就是在進(jìn)行多孔陶瓷制備過(guò)程中，工作人員主要就是利用有機(jī)高分子單體或少量非金屬添加劑的化學(xué)反應(yīng)，對(duì)陶瓷原位進(jìn)行凝固成型，從而在獲得具有良好微觀均勻性和一定燒結(jié)強(qiáng)度陶瓷坯體的基礎(chǔ)上，對(duì)其進(jìn)行燒結(jié)干燥處理。這類(lèi)陶瓷與其它工藝制備陶瓷相比，雖然具有工藝簡(jiǎn)單、孔徑完全可控、成本低的優(yōu)勢(shì)，但卻也存在干燥和注模在燒結(jié)的過(guò)程中氣孔容易發(fā)生坍塌的缺點(diǎn)，因此在進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，工作人員需結(jié)合制作需求采取對(duì)其進(jìn)行合理應(yīng)用。

（三）孔梯度制備方法的概述

簡(jiǎn)單而言，所謂的“孔梯度陶瓷”其實(shí)指的是一種孔徑隨厚度動(dòng)作有規(guī)律移動(dòng)的陶瓷，按孔的厚度分布和狀況可將其分為連續(xù)孔梯度陶瓷和階梯狀連續(xù)孔梯度陶瓷。就目前來(lái)看，孔梯度多孔陶瓷的設(shè)計(jì)和制備工藝方法主要包括——致孔劑粉末按梯度均勻排列的浸漬法以及有機(jī)前驅(qū)體的浸漬法等。其中致孔劑梯度的排列和制備方法主要是將混有不同粒徑各種致孔劑的陶瓷骨料，按致孔劑的粒徑從大到小的均勻排列順序一層一層的均勻平鋪在陶瓷模具內(nèi)，經(jīng)過(guò)特殊壓制工藝成型、干燥和燒成而制得的孔梯度多孔陶瓷;有機(jī)前驅(qū)體的浸漬排列法主要是將不同粒度和孔徑的有機(jī)骨料和前驅(qū)體，分別均勻地浸入孔梯度陶瓷的漿料中，然后按孔徑從大到小的順序均勻地疊放在一起，經(jīng)干燥或者燒成工藝即可直接得到的孔梯度多孔陶瓷。

三、 多孔陶瓷應(yīng)用的基本概述

（一）過(guò)濾與分離

從某方面而言，隨著人們環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，為有效地緩解當(dāng)前生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，熔融金屬?gòu)U氣、城市工業(yè)生活地下污水和其它工業(yè)廢水在進(jìn)行排放前，都需對(duì)其進(jìn)行過(guò)濾處理，而多孔陶瓷在上述過(guò)濾作業(yè)過(guò)程中發(fā)揮了重要作用。由板狀和管狀制品組成的多孔陶瓷具有過(guò)濾液體面積大、過(guò)濾效率高的顯著特點(diǎn)，磁瓦與其它過(guò)濾裝置相比，多孔陶瓷本身還具有的耐高溫、耐磨損、耐腐蝕、機(jī)械性能強(qiáng)以及過(guò)濾后易于處理和再生等諸多優(yōu)點(diǎn)，故而在當(dāng)下過(guò)濾作業(yè)過(guò)程中，多孔陶瓷被廣泛應(yīng)用于各種熔融金屬的過(guò)濾、城市生活地下水和其他工業(yè)生活污水的吸附和處理。

（二）陶瓷傳感器

將氣體或多孔濕敏陶瓷傳感器置于含有氣體或多孔液體的介質(zhì)中時(shí)，介質(zhì)電阻中的某些物質(zhì)或成分被氣體或多孔介質(zhì)中的陶瓷電阻吸附或與之發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致多孔濕敏陶瓷介質(zhì)電阻的特性發(fā)生變化，利用此變化原理可制成多種氣敏及濕敏介質(zhì)的陶瓷電阻傳感器。氣敏濕敏陶瓷電阻傳感器主要具有耐高溫、耐腐蝕、抗磨損、測(cè)試靈敏、準(zhǔn)確且制造工藝簡(jiǎn)單等主要技術(shù)特點(diǎn)，目前已廣泛地應(yīng)用于多種介質(zhì)氣體及液體的介質(zhì)和成分檢測(cè)。 在汽車(chē)領(lǐng)域，陶瓷氧濃度傳感器技術(shù)作為現(xiàn)代汽車(chē)電子自動(dòng)控制系統(tǒng)的重要信息源，已經(jīng)在汽車(chē)得到普遍的使用，汽車(chē)的電子化和汽車(chē)控制自動(dòng)化的程度越高，對(duì)陶瓷傳感器的需求和依賴(lài)性就越大。這種利用先進(jìn)的氣敏多孔復(fù)合陶瓷材料技術(shù)制備的智能汽車(chē)尾氣排放監(jiān)測(cè)氧濃度傳感器，可通過(guò)傳感器測(cè)定汽車(chē)尾氣排放中的氧化物濃度，可用來(lái)實(shí)時(shí)檢測(cè)汽車(chē)與發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比，達(dá)到了節(jié)省汽車(chē)燃油，減少CO、NO2等有害化學(xué)氣體平均排放量的主要目的，既直觀經(jīng)濟(jì)又環(huán)保。

結(jié)束語(yǔ)

總而言之，在當(dāng)前城市化、工業(yè)化建設(shè)進(jìn)程不斷加快的產(chǎn)業(yè)時(shí)代背景下，為從根本上推動(dòng)產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，將多孔陶瓷應(yīng)用到當(dāng)下多個(gè)領(lǐng)域中，從某方面而言不僅能有效保障環(huán)境保護(hù)價(jià)值的充分發(fā)揮，與此同時(shí)在推動(dòng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展中也發(fā)揮了重要作用，但不可否認(rèn)的是，就目前來(lái)看，多孔陶瓷的研究與應(yīng)用中還存在許多問(wèn)題，故此加強(qiáng)對(duì)多孔陶瓷孔徑尺寸與分布的研究，是現(xiàn)階段推動(dòng)產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略性手段。

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