多孔氧化鋁陶瓷的制備、表征及性能研究

陳仕軍

（潮州三環（集團）股份有限公司，廣東 潮州 521000）

引 言

多孔陶瓷以其大比表面積、低容重、優異的催化活性、高滲透性、耐高溫性以及耐腐蝕性好等優點，被廣泛應用于過濾器、催化劑載體、保溫材料、敏感元件、生物材料等領域。多孔陶瓷的制備方法有凝膠鑄造法、局部燒結法、直接發泡法、添加游離物質法和冷凍鑄造法等[1～4]。在這些技術中，冷凍鑄造法作為一種簡單、多用途、環境友好的多孔陶瓷制備技術，與傳統的制備方法相比，提供了更廣泛的孔隙特性。多孔陶瓷的性能高度依賴于孔隙結構，如孔隙率、孔徑分布和孔隙取向等。多孔陶瓷的孔結構不僅受溶劑的影響，而且與凍結過程有很大的關系，如控制冷卻速率、調整漿料的固載量等[5～8]。Yao 等人[9]采用淀粉固結-冷凍干燥工藝制備了孔隙率約為72%的氮化硅陶瓷。他們采用膠凝法減小淀粉的顆粒尺寸，淀粉作為固結/膠粘劑和成孔劑，加入聚乙烯醇（PVA）控制冰晶生長。結果表明，氮化硅陶瓷的孔隙率主要受漿料濃度的控制，淀粉/PVA含量對其孔隙率的影響較小。隨著PVA 含量的增加，35μm 左右的大孔隙減少，微觀組織更加均勻。Zhen 等人[10]采用泡沫-凝膠-冷凍干燥法制備了具有92.2%～95.8%超高孔隙率、各向同性多孔結構的多孔Y2SiO5陶瓷。制備的多孔材料在脫模和干燥過程中收縮率為0.8%～1.9%，導熱系數極低。他們的方法結合了泡沫-凝膠鑄造法和冷凍干燥法的優點，是制備高孔隙率、極低導熱率多孔陶瓷的一種簡單有效的方法。

冷凍鑄造法制備多孔陶瓷時，隨著冷卻速率的增加，孔的尺寸減小，強度隨之增大。……