中國(guó)粉體網(wǎng)訊  泡沫陶瓷是一種形貌上像泡沫狀的多孔陶瓷,，它是繼普通多孔陶瓷,、蜂窩多孔陶瓷之后，最近發(fā)展起來(lái)的第三代多孔陶瓷產(chǎn)品,。目前制備泡沫陶瓷的材質(zhì)主要有ZrO2,、Si3N4、Al2O3,、SiC等,，最常見(jiàn)的是SiC泡沫陶瓷，是目前應(yīng)用最有前景的無(wú)機(jī)高溫材料,。

1.碳化硅泡沫陶瓷的性能特點(diǎn)

對(duì)于碳化硅泡沫陶瓷,，其發(fā)展始于20世紀(jì)70年代。作為一種內(nèi)部結(jié)構(gòu)中有很多孔隙的新型無(wú)機(jī)非金屬過(guò)濾材料,，碳化硅泡沫陶瓷具有重量輕,、強(qiáng)度高,、耐高溫、耐腐蝕,、再生簡(jiǎn)單,、使用壽命長(zhǎng)及良好的過(guò)濾吸附性等優(yōu)點(diǎn)。在冶金,、化工,、環(huán)保、能源,、生物等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景,。

碳化硅泡沫陶瓷的性能

（1）碳化硅泡沫陶瓷的燒結(jié)可在常壓空氣下燒結(jié)致密，不需要高壓以及惰性氣氛即可達(dá)到致密化,，使企業(yè)生產(chǎn)成本降低,。

（2）通常添加合適的燒結(jié)助劑降低碳化硅泡沫陶瓷的燒結(jié)溫度，在常壓燒結(jié)時(shí)可減少泡沫陶瓷表面的SiC的氧化,，改善泡沫陶瓷的綜合性能,。

（3）碳化硅泡沫陶瓷在過(guò)濾液體使用中不易被酸堿腐蝕，不會(huì)對(duì)過(guò)濾的金屬液體造成污染,，并且使用后可通過(guò)水及氣體進(jìn)行反沖洗,，使過(guò)濾器可二次利用且不會(huì)降低過(guò)濾效率，大幅降低企業(yè)成本,。

（4）泡沫碳化硅陶瓷材料的成型加工性能也較好,，金剛石刀具可方便地將其切斷,，需要研磨時(shí)可用金剛砂輪,。通過(guò)改變加工條件可以簡(jiǎn)單地將泡沫碳化硅陶瓷加工成所需要的形狀。

2.碳化硅泡沫陶瓷的制備

有機(jī)泡沫浸漬工藝

有機(jī)泡沫浸漬法是Schwartzwalder和Somers在1963年發(fā)明的,，其特別之處在于,，它借助有機(jī)泡沫獨(dú)特的三維開(kāi)孔網(wǎng)狀骨架，將制備好的漿料均勻地涂覆在有機(jī)泡沫網(wǎng)狀骨架結(jié)構(gòu)上形成泡沫預(yù)制體,，通過(guò)室溫干燥使在泡沫骨架筋上的漿料更加牢固,，再無(wú)壓燒掉有機(jī)泡沫體而獲得一種結(jié)構(gòu)類(lèi)似泡沫結(jié)構(gòu)的泡沫陶瓷。

有機(jī)泡沫浸漬工藝流程

優(yōu)點(diǎn)：可制得高孔隙率制品,，氣孔連通性好,。

缺點(diǎn)：無(wú)小孔，制品形狀受限,，成分密度不易控制,。

發(fā)泡法

發(fā)泡法是通過(guò)在陶瓷原材料中加入一定比例的發(fā)泡劑，在干燥和燒結(jié)的過(guò)程中,，經(jīng)過(guò)一系列物理化學(xué)反應(yīng),，產(chǎn)生揮發(fā)性的氣體,，從而在陶瓷中生成很多大大小小的孔狀結(jié)構(gòu)，形成復(fù)雜形狀的泡沫陶瓷,。

發(fā)泡注凝工藝制備泡沫陶瓷工藝流程

優(yōu)點(diǎn)：適合閉氣孔制品,，氣孔率高、強(qiáng)度高,。

缺點(diǎn)：對(duì)原料要求高,，工藝條件不易控制。

添加造孔劑法

添加造孔劑法是將造孔劑加入陶瓷配料中,，在坯體孔隙中讓造孔劑占據(jù)一定的空間,，再經(jīng)過(guò)燒結(jié)，然后造孔劑離開(kāi)坯體,，原來(lái)所占據(jù)的空間就變成了氣孔,，以此來(lái)制備碳化硅泡沫陶瓷。

優(yōu)點(diǎn)：制品形狀復(fù)雜,，孔結(jié)構(gòu)多,。

缺點(diǎn)：氣孔分布不均勻，制品氣孔率較低,。

液相滲硅法

液相／氣相滲硅法是在高溫下將含有Si的液相或氣相前驅(qū)體,，如熔融Si、SiO2溶膠,、Si蒸氣和氣相SiO滲入到木炭模板中,，經(jīng)高溫反應(yīng)形成SiC泡沫陶瓷。

優(yōu)點(diǎn)：成本低,，可以獲得低密度的SiC復(fù)合材料,，力學(xué)性能較好,，可實(shí)現(xiàn)凈尺寸成型。

缺點(diǎn)：需要較高的溫度和較長(zhǎng)的反應(yīng)時(shí)間。

溶膠-凝膠法

溶膠-凝膠合成泡沫陶瓷工藝是指在凝膠化過(guò)程中膠體顆粒通過(guò)堆積以及凝聚的方式生成微氣孔,，形成孔隙尺寸可調(diào)整,、類(lèi)似泡沫結(jié)構(gòu)形狀的陶瓷制品,。

優(yōu)點(diǎn)：用于微孔制品和薄膜,，氣孔分布均勻。

缺點(diǎn)：生產(chǎn)率低,，工藝條件難以掌握,。

冷凍干燥法

其原理是將含有陶瓷粒子的漿料進(jìn)行冷凍，在一定的冷凍溫度下,，使冰晶沿著枝晶區(qū)域的方向生長(zhǎng),，形成冰晶在相同尺度上的微結(jié)構(gòu)，經(jīng)真空干燥后，冰晶升華去除,，留下的孔洞保持冰晶形態(tài),，從而獲得宏孔和微孔復(fù)合的多孔陶瓷材料。

優(yōu)點(diǎn)：可制得復(fù)雜孔結(jié)構(gòu),，采用水基漿料,。

缺點(diǎn)：低溫經(jīng)行，對(duì)冷凍速度敏感,。

其他方法

如顆粒堆積法,、生物模板法。近年來(lái),，國(guó)內(nèi)外學(xué)者采用有機(jī)先驅(qū)物涂覆在有機(jī)泡沫體的表面的方法制備碳化硅泡沫陶瓷,。

上述碳化硅泡沫陶瓷制備方式各具優(yōu)缺點(diǎn)，目前研究最多,，應(yīng)用（工業(yè)）最廣的是有機(jī)前驅(qū)體浸漬工藝與發(fā)泡凝膠法,。

3.碳化硅泡沫陶瓷的應(yīng)用

催化劑載體

碳化硅泡沫陶瓷具有較高的孔隙率、熱導(dǎo)率和機(jī)械強(qiáng)度,、抗氧化,、耐腐蝕等優(yōu)勢(shì)，其表面凹凸不平,，且具有眾多微孔,，這種特殊網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)大大增加了兩相接觸面積，所有這些特性預(yù)示著碳化硅泡沫陶瓷將代替?zhèn)鹘y(tǒng)的二氧化硅,、氧化鋁陶瓷以及活性炭作為新一代的催化劑載體,。

過(guò)濾器

碳化硅泡沫陶瓷的壓力損失低、耐熱性,、耐熱沖擊性以及油煙捕集效率高等特性,，使其很有希望成為柴油機(jī)引擎油煙收集器用過(guò)濾器。

生物學(xué)中的應(yīng)用

碳化硅泡沫陶瓷材料具有良好的生物相容性及孔徑可控特性,，可以使其用于復(fù)雜外形和長(zhǎng)段承重骨缺損修復(fù),。

吸聲材料

碳化硅泡沫陶瓷因其具有獨(dú)特的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),，可被用在吸聲減噪方面,。

化工領(lǐng)域的應(yīng)用

碳化硅泡沫陶瓷可以應(yīng)用于泡沫結(jié)構(gòu)填料、泡沫規(guī)整填料,，還可用作泡沫塔盤(pán),。可用于化工行業(yè)中蒸汽發(fā)生器,、高壓絕熱燃燒器,、輻射燃燒器等，大大提高了傳熱系數(shù)，強(qiáng)化了燃燒過(guò)程,。

其他應(yīng)用

碳化硅泡沫陶瓷還可應(yīng)用于電子部件熱處理用材料,、流動(dòng)床底板、加濕器,、沸水器,、微生物載體等領(lǐng)域。

參考資料：

劉霞等.泡沫碳化硅陶瓷材料的研究進(jìn)展

陳璐等.碳化硅泡沫陶瓷的制備工藝研究進(jìn)展

諶偉.碳化硅泡沫陶瓷/鋁基復(fù)合材料制備及其耐磨性研究

孫文飛.低溫制備碳化硅泡沫陶瓷及其性能研究

（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/黑金）

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