多孔陶瓷制作工艺及未来发展展望

2016-03-14余昌江杭州诺贝尔集团有限公司浙江杭州311199

化工管理 2016年34期

余昌江(杭州诺贝尔集团有限公司，浙江杭州 311199)

多孔陶瓷制作工艺及未来发展展望

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多空陶瓷凭借其稳定性、耐热性等性能，逐渐成为陶瓷领域的研究重点，并且其应用领域也在不断拓宽。为了进一步完善多孔陶瓷制作工艺，促进其实现科学、持续发展，我们应当对其不断展开研究与探索。基于此，本文在参阅大量相关研究文献的基础上，结合笔者实践工作经验，主要从多孔陶瓷制作工艺入手，阐述了其在未来的发展趋势。

多孔陶瓷；制作工艺；发展展望

随着科技的发展，多孔陶瓷的制备技术得到了长足的进步，其应用领域也逐步被拓宽。多孔陶瓷凭借着较高的耐热性、稳定性、刚度等特点在节能、环保、石油化工、食品、冶炼以及制药等领域都受到了广泛的重视。目前来说，多孔陶瓷的制备工艺较为多样，主要分为模板合成工艺、冷冻干燥工艺、梯度构造工艺以及凝胶注模工艺等。

1 多孔陶瓷制作工艺简述

(1)模板合成工艺模板合成工艺就是把陶瓷前驱体注入到多孔结构的模板之中，从而使得生成的陶瓷具有和模板相同的结构和形貌。这种制作工艺在二十世纪六十年代就已经产生，在金属熔融过滤用多孔陶瓷的制作中仍广泛应用。该工艺所使用的模板材料多样，既可以是人工合成材料，也可以是木材、松木等天然材料。

(2)冷冻干燥工艺这种工艺在制作多孔羟基磷灰石材料方面具有明显的优势，其制作流程主要如下：首先低温冻结水溶性或者含有硅胶材料的陶瓷浆料，经过一定的脱模、升华等过程后即可获取胚体，胚体再进行烧结热处理后即可获取多空陶瓷。这种工艺可以控制初始陶瓷浆料的温度与浓度，从而实现对多孔陶瓷性能的控制，因而在各类需要精度的陶瓷元件制作中具有较高的优势。

(3)梯度构造工艺梯度构造工艺制作出的多孔陶瓷其出孔率可以得到有效控制，并且其孔径大小也能随着材质结构呈特定方向的变化。一般来说这类陶瓷可以按照气孔分布分为阶梯气孔梯度陶瓷和连续气孔梯度陶瓷两类。

(4)凝胶注模工艺凝胶注模工艺通过使用有机单体或者少量的添加剂产生化学反应，待其反应成型之后就形成具有一定均匀性和强度的胚体，再将胚体加工烧制即可形成。凝胶注模工艺形成的多孔陶瓷在医疗领域应用较多，因其特点可以作为人体植入物。但是需要注意的是要选择好反应单体，否则将影响产品的强度。

2 多孔陶瓷未来发展趋势展望

(1)优化工艺配方及工艺过程，提高材料气孔的均匀性衡量多孔陶瓷性能的指标之一就是气孔率以及孔径，在强度一致的情况下，单位面积内流体面积透过的阻力越低，其过滤效率也就越好。多孔陶瓷需要进一步优化工艺配方以及制作过程，将材料的孔隙率不断提高，从而提高气孔的均匀程度。研究方向就是将陶瓷纤维引入陶瓷基体之内，进而提高陶瓷的高空隙率。

(2)进一步降低成本，制作大尺寸多孔陶瓷当前时期的多孔陶瓷制备和使用成本依然很高，这导致其无法大面积推广。随着大断面陶瓷过滤器应用范围的不断扩大，陶瓷过滤元件的规格与尺寸也进一步增加，这也给多孔陶瓷制备的成本控制带来了极大的压力。所以未来发展多孔陶瓷需要探索新的制备工艺，并要尽量控制制备成本并增大多孔陶瓷制品的尺寸。

(3)应用陶瓷膜的表面修复技术制备大尺寸陶瓷膜材料以目前的技术和设备来说，制备大尺寸且无缺陷的陶瓷膜材料还有一定的困难，导致其很难在应用领域推广。为此今后多孔陶瓷的研究方向需要从陶瓷膜的表面修复技术以及在线检测技术入手，提高制备大尺寸无缺陷陶瓷膜的技术水平。

(4)多功能性多孔陶瓷复合材料的开发虽然多孔陶瓷性能较强，但是其应用比较单一，只能作为过滤材料使用。今后的研究方向之一就是研究多孔陶瓷的复合技术，实现多孔陶瓷的多功能性，就可以进一步扩大多孔陶瓷材料的适用范围。比如微孔制备技术与纳米抗菌功能相结合，研发出具有抗菌与净化功能的多孔陶金属复合技术等。

(5)加强应用技术研究，提高多孔陶瓷的产业化水平多孔陶瓷的研究方向还应包括多孔陶瓷材料的应用性能上，不断深化改革，实现多孔陶瓷在过滤技术、材料清洗与再生技术等系统产业的在优化，实现多孔陶瓷材料的产业化水平。这就要求我国能够搭建应用研究平台，实现企业间的强强联合，推动其交流与合作，实现产业化水平的飞速提高。