中國粉體網(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)展起來的第三代多孔陶瓷產(chǎn)品。目前制備泡沫陶瓷的材質主要有ZrO2、Si3N4、Al2O3、SiC等，最常見的是SiC泡沫陶瓷，是目前應用最有前景的無機高溫材料。
1.碳化硅泡沫陶瓷的性能特點
對于碳化硅泡沫陶瓷，其發(fā)展始于20世紀70年代。作為一種內部結構中有很多孔隙的新型無機非金屬過濾材料，碳化硅泡沫陶瓷具有重量輕、強度高、耐高溫、耐腐蝕、再生簡單、使用壽命長及良好的過濾吸附性等優(yōu)點。在冶金、化工、環(huán)保、能源、生物等領域具有廣泛的應用前景。
碳化硅泡沫陶瓷的性能
（1）碳化硅泡沫陶瓷的燒結可在常壓空氣下燒結致密，不需要高壓以及惰性氣氛即可達到致密化，使企業(yè)生產(chǎn)成本降低。
（2）通常添加合適的燒結助劑降低碳化硅泡沫陶瓷的燒結溫度，在常壓燒結時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濾液體使用中不易被酸堿腐蝕，不會對過濾的金屬液體造成污染，并且使用后可通過水及氣體進行反沖洗，使過濾器可二次利用且不會降低過濾效率，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，需要研磨時可用金剛砂輪。通過改變加工條件可以簡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
有機泡沫浸漬工藝
有機泡沫浸漬法是Schwartzwalder和Somers在1963年發(fā)明的，其特別之處在于，它借助有機泡沫獨特的三維開孔網(wǎng)狀骨架，將制備好的漿料均勻地涂覆在有機泡沫網(wǎng)狀骨架結構上形成泡沫預制體，通過室溫干燥使在泡沫骨架筋上的漿料更加牢固，再無壓燒掉有機泡沫體而獲得一種結構類似泡沫結構的泡沫陶瓷。
有機泡沫浸漬工藝流程
優(yōu)點：可制得高孔隙率制品，氣孔連通性好。
缺點：無小孔，制品形狀受限，成分密度不易控制。
發(fā)泡法
發(fā)泡法是通過在陶瓷原材料中加入一定比例的發(fā)泡劑，在干燥和燒結的過程中，經(jīng)過一系列物理化學反應，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構，形成復雜形狀的泡沫陶瓷。
發(fā)泡注凝工藝制備泡沫陶瓷工藝流程
優(yōu)點：適合閉氣孔制品，氣孔率高、強度高。
缺點：對原料要求高，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)過燒結，然后造孔劑離開坯體，原來所占據(jù)的空間就變成了氣孔，以此來制備碳化硅泡沫陶瓷。
優(yōu)點：制品形狀復雜，孔結構多。
缺點：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)高溫反應形成SiC泡沫陶瓷。
優(yōu)點：成本低，可以獲得低密度的SiC復合材料，力學性能較好，可實現(xiàn)凈尺寸成型。
缺點：需要較高的溫度和較長的反應時間。
溶膠-凝膠法
溶膠-凝膠合成泡沫陶瓷工藝是指在凝膠化過程中膠體顆粒通過堆積以及凝聚的方式生成微氣孔，形成孔隙尺寸可調整、類似泡沫結構形狀的陶瓷制品。
優(yōu)點：用于微孔制品和薄膜，氣孔分布均勻。
缺點：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，形成冰晶在相同尺度上的微結構，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合的多孔陶瓷材料。
優(yōu)點：可制得復雜孔結構，采用水基漿料。
缺點：低溫經(jīng)行，對冷凍速度敏感。
其他方法
如顆粒堆積法、生物模板法。近年來，國內外學者采用有機先驅物涂覆在有機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，目前研究最多，應用（工業(yè)）最廣的是有機前驅體浸漬工藝與發(fā)泡凝膠法。
3.碳化硅泡沫陶瓷的應用
催化劑載體
碳化硅泡沫陶瓷具有較高的孔隙率、熱導率和機械強度、抗氧化、耐腐蝕等優(yōu)勢，其表面凹凸不平，且具有眾多微孔，這種特殊網(wǎng)絡結構大大增加了兩相接觸面積，所有這些特性預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引擎油煙收集器用過濾器。
生物學中的應用
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，可以使其用于復雜外形和長段承重骨缺損修復。
吸聲材料
碳化硅泡沫陶瓷因其具有獨特的網(wǎng)狀結構，可被用在吸聲減噪方面。
化工領域的應用
碳化硅泡沫陶瓷可以應用于泡沫結構填料、泡沫規(guī)整填料，還可用作泡沫塔盤�？捎糜诨ば袠I(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)，強化了燃燒過程。
其他應用
碳化硅泡沫陶瓷還可應用于電子部件熱處理用材料、流動床底板、加濕器、沸水器、微生物載體等領域。
參考資料：
劉霞等.泡沫碳化硅陶瓷材料的研究進展
陳璐等.碳化硅泡沫陶瓷的制備工藝研究進展
諶偉.碳化硅泡沫陶瓷/鋁基復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
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/黑金）
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