中國粉體網(wǎng)訊 2022年11月，清華大學材料學院楊金龍課題組發(fā)現(xiàn)了控制泡沫陶瓷干燥與燒結(jié)過程收縮率的新方法,，近日,，該研究成果以“可3D打印的多功能超高氣孔率高強泡沫陶瓷材料”（3D Printable Ultra-Highly Porous and Mechanically StrongFoam Materials for Multiple Applications）為題發(fā)表在期刊《先進功能材料》（Advanced Functional Materials）上。
作為一種具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的新型多孔陶瓷材料,，泡沫陶瓷具有容重低,，氣孔率高，比表面積大,，滲透性好,，強度高，隔音和隔熱性能優(yōu)良,，耐高溫和耐酸堿腐蝕能力強,，熱傳導(dǎo)率低，抗熱震性能優(yōu)良,，化學性能穩(wěn)定,，對氣體壓力損失小，過濾吸附性好,，電,、磁、光學等性能優(yōu)良等諸多特性,，因而被廣泛應(yīng)用于冶金,、化工、航空航天,、汽車,、電子,、醫(yī)學等領(lǐng)域，可用作隔熱材料,、絕緣防滲材料,、隔熱隔音材料、特種填料,、吸音材料,、催化劑及催化劑載體、熔融金屬和熱氣過濾器,、汽車尾氣凈化器,、多孔介質(zhì)燃燒器、分離膜,、熱交換器,、燃料電池的電極及隔膜、傳感器,、熱敏電阻,、多孔壓電陶瓷等，應(yīng)用前景廣闊,。
發(fā)泡工藝是一種傳統(tǒng)的泡沫陶瓷制備工藝,，該方法通過機械發(fā)泡、注入氣流(CO2 ),、利用化學反應(yīng)(如金屬與酸堿的反應(yīng))產(chǎn)生氣體或溶解的低熔點溶劑(如氟利昂)的揮發(fā)等途徑,，將氣相分散到陶瓷懸浮體中，經(jīng)干燥和燒成來獲得多孔結(jié)構(gòu)的泡沫陶瓷,。該工藝較復(fù)雜,，不易控制，在干燥與燒結(jié)過程中的收縮率非常大,，例如采用傳統(tǒng)酸堿輔助發(fā)泡制得的泡沫陶瓷,，線收縮率在35.5%。
楊金龍教授課題組利用醇類分子與氧化物表面基團的吸附作用,，增強了發(fā)泡劑在顆粒表面的吸附量,，通過發(fā)泡劑分子鏈的疏水聚集作用，將坯體的收縮率控制在了20%以下,。該研究報道的醇類分子輔助發(fā)泡發(fā)制得的樣品,，在相同溫度燒結(jié)后的收縮率為18.8%，并保持著94.4%的氣孔率,。同時,，該泡沫坯體在未燒結(jié)狀態(tài)下，可承受一定的壓力,。燒結(jié)后,，其抗壓強度達到1.32-1.69MPa,。泡沫陶瓷的隔熱性能可達0.0635W/m•K。
泡沫陶瓷及其對比樣品的氣孔率及收縮率
同時,，該體系的泡沫坯體可以用做3D打印直寫（DIW）技術(shù),，制備不同形狀的泡沫陶瓷材料。所制得的未經(jīng)燒結(jié)的坯體可在水的環(huán)境下維持10天（或更長時間）氣孔結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化,，亦可在乙醇的環(huán)境下維持3天（或更長時間）氣孔結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化。這說明該坯體可以被直接用做一些基體材料,，如組織工程支架,、多孔涂層、隔熱材料等,，具有廣闊的工業(yè)化前景,。
信息來源：
[1]清華大學
[2] 徐勇等.泡沫陶瓷制備工藝研究進展
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/山川）
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