多孔陶瓷的制备方法优化

目前多孔陶瓷的制备工艺主要有：有机泡沫浸渍工艺、添加造孔剂工艺、发泡工艺、颗粒堆积工艺、溶胶-凝胶工艺、挤压成型工艺、木质陶瓷工艺和包混工艺等^[33-36]。

1.有机泡沫浸渍工艺

有机泡沫浸渍工艺也称模板法^[33]，是用有机泡沫浸渍陶瓷浆料，干燥后烧掉有机泡沫获得孔径范围为50μm～1mm之间、孔隙率为70%～90%的开孔三维网状多孔陶瓷的方法。该工艺是目前制备多孔陶瓷应用最广泛的方法之一。该工艺具有工艺简单、操作方便、对设备要求不高、成本低廉等优点。

2.添加造孔剂工艺

该工艺通过在陶瓷配料中添加造孔剂，如碳粉、淀粉等，利用这些造孔剂在坯体中占据一定的空间，经过高温烧结后，造孔剂离开基体而形成气孔来制备多孔陶瓷^[34]。此方法适于制备孔径分布在10μm～1mm之间、孔隙率为0～50%的多孔陶瓷，它们多用于催化剂载体、过滤器、生物材料等多孔材料的制备。该工艺中造孔剂种类和用量的选择，它在很大程度上决定了最终制成品的孔隙率。

3.发泡工艺

发泡工艺是向陶瓷组分中添加有机或无机化学物质，即发泡剂，在处理期间形成挥发性气体，产生泡沫，经干燥和烧结制得多孔陶瓷^[35]。发泡工艺与传统陶瓷工艺相比，多了一个干燥前发泡过程；该工艺可制备出各种孔径和不同性质的多孔陶瓷，特别适合于闭孔陶瓷制品的生产，但存在工艺条件难以控制等缺点。

4.颗粒堆积工艺(www.xing528.com)

颗粒堆积工艺是利用骨料颗粒的堆积、粘结形成多孔陶瓷。骨料间的粘结可以依靠添加与其组分相同的微细颗粒，利用其易于烧结的特点，在一定的温度下将大颗粒粘结起来，或者利用一些添加剂，使它们在高温下生成与骨料相浸润的液相将颗粒连接起来，形成多孔结构。颗粒堆积工艺中，孔径则随骨料粒径的增大而增大。

5.溶胶-凝胶工艺

溶胶-凝胶工艺是一种制备多孔陶瓷，特别是微孔多孔陶瓷膜的通用方法^[36]。这种方法主要以无机盐或醇盐为先驱体，通过先驱体水解得到溶胶，再通过凝胶和热处理获得多孔陶瓷。该工艺能够制备纳米级孔径、孔径分布均匀的多孔陶瓷材料。但是该方法生产效率低、工艺条件不易控制，因此要将该技术产业化仍需要不断深入的研究。

6.挤压成型工艺

本工艺的特点是利用已设计并制备好的多孔金属模具来成孔^[37]。将制备好的陶瓷泥浆通过一种具有蜂窝网格结构的模具挤压成型后，经烧结得到的多孔陶瓷。目前该技术已用于制备汽车尾气净化器用的蜂窝陶瓷材料。该工艺的特点是可以对孔的形状和大小进行精确设计。该工艺的不足之处在于不能形成复杂的孔道结构和孔尺寸较小的材料。

除上述所讲六种工艺之外，还有注浆成型法、包混工艺、冷冻干燥工艺、化学气相渗透或沉积（CVI/CVD）工艺以及自蔓延高温合成工艺等诸多制备多孔陶瓷的工艺方法。

上述工艺虽然各有优点，但在多孔陶瓷结构的控制、力学性能的提高、工艺过程的简化、生产成本的降低及规模化生产等方面还存在许多问题，有待进一步研究和解决。