多孔陶瓷的制备技术、结构调控及应用研究进展
2025-08-03朱田丽王科秀
山东陶瓷 2025年5期
多孔陶瓷是一类具有三维连通或封闭孔道结构的先进陶瓷材料,其孔径范围可从纳米级延伸至毫米级,孔隙率通常在 30%~95% 之间。这类材料不仅保留了传统陶瓷耐高温、耐腐蚀、高强度的特点,还因多孔结构而具备低密度、高比表面积、低热导率等独特性能。根据国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)的分类标准,多孔陶瓷可按孔径大小分为三类:微孔材料( lt;2nm )、介孔材料( 2~50nm 和大孔材料(gt;50 nm)[1]
近年来,随着制备技术的不断创新,多孔陶瓷在多个领域展现出重要的应用价值。在环境治理方面,多孔陶瓷膜可用于高温烟气除尘和污水处理;在能源领域,多孔陶瓷作为催化剂载体和固体氧化物燃料电池电极材料具有突出优势;
在生物医学工程中,多孔陶瓷支架因其良好的生物相容性和可调控的力学性能成为骨组织工程的理想材料[2]。特别值得注意的是,通过将纳米材料与传统多孔陶瓷复合,可赋予材料光催化[3]抗菌等新功能,进一步拓展其应用范围。
多孔陶瓷研究取得了显著进展,文章从制备方法、结构表征、性能调控和应用研究四个方面系统梳理多孔陶瓷的最新研究进展,以期为相关领域的研究提供参考。
1多孔陶瓷的制备方法
1.1 传统制备工艺
1.1.1 颗粒堆积法
颗粒堆积法是一种通过调控陶瓷粉末颗粒排列与堆积行为实现高致密度或可控孔隙结构坯体制备的成型技术,通过添加造孔剂(如石墨、淀粉等)在烧结过程中形成孔隙,其核心在于通过粒度分级、分散剂添加及振动/离心等外力辅助优化颗粒堆积效率,适用于多孔陶瓷过滤膜、功能梯度材料及传统墙地砖等制品的规模化生产[4-6] 。……
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