中國粉體網(wǎng)訊  多孔陶瓷具有很多優(yōu)異的性能,，如耐高溫,、耐化學(xué)腐蝕和較高的氣孔率等，被廣泛應(yīng)用于過濾與分離,、催化劑載體以及污染防控等領(lǐng)域,，其中多孔堇青石陶瓷因其極低的熱膨脹系數(shù)和優(yōu)異的抗熱沖擊性能使其能在較為惡劣的工況下使用，而成為常見的催化劑載體材料,。

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堇青石質(zhì)多孔陶瓷的性質(zhì)

堇青石是一種可呈無色,、藍(lán)色、淡藍(lán)色,、灰藍(lán)色和煙藍(lán)的硅酸鹽礦物,，化學(xué)組成式為2MgO·2Al2O3·5SiO2(即含13.7％MgO、34.9％Al2O3和51.4％SiO2(質(zhì)量分?jǐn)?shù))),，熔點(diǎn)1460℃,，具有較低的熱膨脹系數(shù)、良好的化學(xué)穩(wěn)定性和介電性能,。

堇青石晶體的熱膨脹呈現(xiàn)各向異性,，在c軸方向是負(fù)值，在a軸方向是正值,，這樣在c軸方向呈現(xiàn)負(fù)的膨脹,，整體顯示非常小的熱膨脹。因此,，利用堇青石制備多孔陶瓷既具有堇青石的較低熱膨脹系數(shù),，良好的化學(xué)穩(wěn)定性、介電性能等性質(zhì),，又具有多孔陶瓷低密度,、高滲透率、抗腐蝕,、耐高溫,、隔熱良好等性能。

堇青石質(zhì)多孔陶瓷的制備方法

堇青石多孔陶瓷最主要的特征是其多孔特性,，其制備的關(guān)鍵和難點(diǎn)就是其多孔結(jié)構(gòu)的形成,。根據(jù)多孔陶瓷材料的具體使用場所和性能要求,，目前已有的堇青石多孔陶瓷的制備工藝有顆粒堆積法、發(fā)泡法,、擠壓成型法,、添加造孔劑法、有機(jī)泡沫體浸漬法,、溶膠－凝膠法,、凝膠注模法等。

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1,、添加造孔劑法制備堇青石多孔陶瓷

引入相應(yīng)造孔劑制備堇青石多孔陶瓷是一種工藝簡單的制備方法,，其制備工藝指的是在陶瓷坯料中添加適量的造孔劑，由于造孔劑在坯體中占據(jù)一定的空間,，燒結(jié)后造孔劑離開基體而在坯體內(nèi)部形成氣孔,，獲得堇青石多孔陶瓷。在堇青石多孔陶瓷的制備過程中,，常用的造孔劑有：石墨,、淀粉、聚苯乙烯微球,、炭黑,、聚丙烯塑料顆粒、木屑,、米糠等,。

添加造孔劑法制備多孔陶瓷的優(yōu)點(diǎn)為：制備工藝過程簡單，容易操控,，可制得形狀復(fù)雜及各種氣孔結(jié)構(gòu)的多孔陶瓷,。缺點(diǎn)為：混料過程中難以保證造孔劑在坯料中的分布均勻性，故制品的氣孔分布均勻性較差,，顯氣孔率較低,，難以保證制品性能的穩(wěn)定性。

2,、擠壓成型法制備堇青石多孔陶瓷

擠壓成型法制備堇青石多孔陶瓷的工藝特點(diǎn)是依靠事先設(shè)計(jì)好的多孔金屬磨具來成孔,。一般是將制備好的可塑性坯泥放入擠壓成型機(jī)通過具有蜂窩網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的磨具進(jìn)行成型，經(jīng)干燥,、燒成即可獲得具有一定孔隙率和孔徑分布的堇青石多孔陶瓷,。

擠壓成型法制備多孔陶瓷的優(yōu)點(diǎn)為：可根據(jù)制品的實(shí)際應(yīng)用場所精確設(shè)計(jì)孔隙率、孔徑大小以及成孔形狀等,，最常見的孔型設(shè)計(jì)為正方形,、三角形等,；孔隙率均勻,；易大批量生產(chǎn),。缺點(diǎn)為：不能制備出比較復(fù)雜的孔徑結(jié)構(gòu)和孔徑較小的堇青石多孔陶瓷；對(duì)擠壓成型坯泥質(zhì)量的要求較高,；對(duì)擠壓成型所用金屬模具的精度要求較高,。

3、發(fā)泡法制備堇青石多孔陶瓷

發(fā)泡法制備多孔陶瓷材料是在陶瓷制備過程中添加一定量的發(fā)泡劑,，常用的發(fā)泡劑為有機(jī)發(fā)泡劑和無機(jī)發(fā)泡劑兩種,。在坯料處理過程中發(fā)泡劑會(huì)形成一定量的揮發(fā)性氣體，產(chǎn)生一定量的泡沫,，經(jīng)過干燥,、燒成可獲得具有一定孔隙率的多孔陶瓷材料。

發(fā)泡法制備多孔陶瓷材料與傳統(tǒng)陶瓷的制備工藝相比,，多了一個(gè)干燥前的發(fā)泡過程,，所以理論上在坯料的干燥溫度范圍內(nèi)能產(chǎn)生氣體的物質(zhì)均可作為發(fā)泡劑使用。

4,、有機(jī)泡沫浸漬法制備堇青石多孔陶瓷

有機(jī)泡沫浸漬法是將制備好的陶瓷漿料均勻涂覆在有機(jī)泡沫網(wǎng)狀體上,，干燥處理后，在一定溫度下將有機(jī)泡沫體燒掉,，從而獲得具有一定孔隙率和孔徑分布的多孔陶瓷材料,。為了保證制品的質(zhì)量，所采用的有機(jī)泡沫網(wǎng)狀體必須有一定的親水性和足夠的回彈性,，即可保證其與陶瓷料漿的結(jié)合強(qiáng)度,，且在多余漿料擠出后網(wǎng)狀體還可恢復(fù)原來的形狀。由于有機(jī)泡沫網(wǎng)狀體的三維網(wǎng)狀骨架結(jié)構(gòu),，制得的多孔陶瓷材料具有完全連通的開孔結(jié)構(gòu),，且氣孔率較高。

5,、顆粒堆積法制備堇青石多孔陶瓷

顆粒堆積法(也稱為骨料堆積法/固態(tài)燒結(jié)法)是以微細(xì)的陶瓷粉體為主要原料,，利用微細(xì)粉體比表面積大，即燒結(jié)推動(dòng)力大,，易于燒結(jié)的特點(diǎn),，在一定燒成溫度下生成一定液相并將粉料相互連接起來。為了保證制品的燒成速率,，一般需在原料中加入一定的助溶劑和黏結(jié)劑,，這種方法制備的多孔陶瓷的氣孔率較低，因此,，利用這種方法制備堇青石多孔陶瓷的研究較少,。顆粒堆積法制備多孔陶瓷的優(yōu)點(diǎn)為：制備工藝簡單；缺點(diǎn)為：制品的氣孔率較低，且強(qiáng)度較低,。

堇青石質(zhì)多孔陶瓷的應(yīng)用

1,、催化劑載體材料

催化劑載體能夠提高催化劑的使用效率，主要作用機(jī)理是在催化反應(yīng)中使得催化劑有恰當(dāng)?shù)男螤詈洼^好的機(jī)械強(qiáng)度,，從而使微量的催化劑能夠均勻地分散,。目前，汽車使用最多的是蜂窩狀堇青石質(zhì)多孔陶瓷載體,，其具有薄壁,、開孔率高、機(jī)械強(qiáng)度大,、熱穩(wěn)定性好,、耐沖擊等優(yōu)點(diǎn)。

2,、過濾分離材料

利用多孔陶瓷孔徑相互貫通及尺寸分布均勻等特點(diǎn),，可實(shí)現(xiàn)氣體和液體的過濾和分離。

3,、耐火材料

堇青石由于具有低熱膨脹率及強(qiáng)抗熱震性,，因此可用作耐火材料。

4,、電子器件材料

堇青石由于具有良好的介電性能,，因此可用作電子器件材料。

參考來源：

[1]劉曉旭,，劉曉文.堇青石質(zhì)多孔陶瓷的制備與應(yīng)用現(xiàn)狀

[2]張會(huì).堇青石多孔陶瓷的制備及研究進(jìn)展

[3]段俊杰等.多孔堇青石的制備

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/山川）

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