中國粉體網(wǎng)訊  多孔陶瓷具有很多優(yōu)異的性能，如耐高溫、耐化學腐蝕和較高的氣孔率等，被廣泛應用于過濾與分離、催化劑載體以及污染防控等領域，其中多孔堇青石陶瓷因其極低的熱膨脹系數(shù)和優(yōu)異的抗熱沖擊性能使其能在較為惡劣的工況下使用，而成為常見的催化劑載體材料。

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堇青石質(zhì)多孔陶瓷的性質(zhì)

堇青石是一種可呈無色、藍色、淡藍色、灰藍色和煙藍的硅酸鹽礦物，化學組成式為2MgO·2Al2O3·5SiO2(即含13.7％MgO、34.9％Al2O3和51.4％SiO2(質(zhì)量分數(shù)))，熔點1460℃，具有較低的熱膨脹系數(shù)、良好的化學穩(wěn)定性和介電性能。

堇青石晶體的熱膨脹呈現(xiàn)各向異性，在c軸方向是負值，在a軸方向是正值，這樣在c軸方向呈現(xiàn)負的膨脹，整體顯示非常小的熱膨脹。因此，利用堇青石制備多孔陶瓷既具有堇青石的較低熱膨脹系數(shù)，良好的化學穩(wěn)定性、介電性能等性質(zhì)，又具有多孔陶瓷低密度、高滲透率、抗腐蝕、耐高溫、隔熱良好等性能。

堇青石質(zhì)多孔陶瓷的制備方法

堇青石多孔陶瓷最主要的特征是其多孔特性，其制備的關鍵和難點就是其多孔結構的形成。根據(jù)多孔陶瓷材料的具體使用場所和性能要求，目前已有的堇青石多孔陶瓷的制備工藝有顆粒堆積法、發(fā)泡法、擠壓成型法、添加造孔劑法、有機泡沫體浸漬法、溶膠－凝膠法、凝膠注模法等。

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1、添加造孔劑法制備堇青石多孔陶瓷

引入相應造孔劑制備堇青石多孔陶瓷是一種工藝簡單的制備方法，其制備工藝指的是在陶瓷坯料中添加適量的造孔劑，由于造孔劑在坯體中占據(jù)一定的空間，燒結后造孔劑離開基體而在坯體內(nèi)部形成氣孔，獲得堇青石多孔陶瓷。在堇青石多孔陶瓷的制備過程中，常用的造孔劑有：石墨、淀粉、聚苯乙烯微球、炭黑、聚丙烯塑料顆粒、木屑、米糠等。

添加造孔劑法制備多孔陶瓷的優(yōu)點為：制備工藝過程簡單，容易操控，可制得形狀復雜及各種氣孔結構的多孔陶瓷。缺點為：混料過程中難以保證造孔劑在坯料中的分布均勻性，故制品的氣孔分布均勻性較差，顯氣孔率較低，難以保證制品性能的穩(wěn)定性。

2、擠壓成型法制備堇青石多孔陶瓷

擠壓成型法制備堇青石多孔陶瓷的工藝特點是依靠事先設計好的多孔金屬磨具來成孔。一般是將制備好的可塑性坯泥放入擠壓成型機通過具有蜂窩網(wǎng)格結構的磨具進行成型，經(jīng)干燥、燒成即可獲得具有一定孔隙率和孔徑分布的堇青石多孔陶瓷。

擠壓成型法制備多孔陶瓷的優(yōu)點為：可根據(jù)制品的實際應用場所精確設計孔隙率、孔徑大小以及成孔形狀等，最常見的孔型設計為正方形、三角形等；孔隙率均勻；易大批量生產(chǎn)。缺點為：不能制備出比較復雜的孔徑結構和孔徑較小的堇青石多孔陶瓷；對擠壓成型坯泥質(zhì)量的要求較高；對擠壓成型所用金屬模具的精度要求較高。

3、發(fā)泡法制備堇青石多孔陶瓷

發(fā)泡法制備多孔陶瓷材料是在陶瓷制備過程中添加一定量的發(fā)泡劑，常用的發(fā)泡劑為有機發(fā)泡劑和無機發(fā)泡劑兩種。在坯料處理過程中發(fā)泡劑會形成一定量的揮發(fā)性氣體，產(chǎn)生一定量的泡沫，經(jīng)過干燥、燒成可獲得具有一定孔隙率的多孔陶瓷材料。

發(fā)泡法制備多孔陶瓷材料與傳統(tǒng)陶瓷的制備工藝相比，多了一個干燥前的發(fā)泡過程，所以理論上在坯料的干燥溫度范圍內(nèi)能產(chǎn)生氣體的物質(zhì)均可作為發(fā)泡劑使用。

4、有機泡沫浸漬法制備堇青石多孔陶瓷

有機泡沫浸漬法是將制備好的陶瓷漿料均勻涂覆在有機泡沫網(wǎng)狀體上，干燥處理后，在一定溫度下將有機泡沫體燒掉，從而獲得具有一定孔隙率和孔徑分布的多孔陶瓷材料。為了保證制品的質(zhì)量，所采用的有機泡沫網(wǎng)狀體必須有一定的親水性和足夠的回彈性，即可保證其與陶瓷料漿的結合強度，且在多余漿料擠出后網(wǎng)狀體還可恢復原來的形狀。由于有機泡沫網(wǎng)狀體的三維網(wǎng)狀骨架結構，制得的多孔陶瓷材料具有完全連通的開孔結構，且氣孔率較高。

5、顆粒堆積法制備堇青石多孔陶瓷

顆粒堆積法(也稱為骨料堆積法/固態(tài)燒結法)是以微細的陶瓷粉體為主要原料，利用微細粉體比表面積大，即燒結推動力大，易于燒結的特點，在一定燒成溫度下生成一定液相并將粉料相互連接起來。為了保證制品的燒成速率，一般需在原料中加入一定的助溶劑和黏結劑，這種方法制備的多孔陶瓷的氣孔率較低，因此，利用這種方法制備堇青石多孔陶瓷的研究較少。顆粒堆積法制備多孔陶瓷的優(yōu)點為：制備工藝簡單；缺點為：制品的氣孔率較低，且強度較低。

堇青石質(zhì)多孔陶瓷的應用

1、催化劑載體材料

催化劑載體能夠提高催化劑的使用效率，主要作用機理是在催化反應中使得催化劑有恰當?shù)男螤詈洼^好的機械強度，從而使微量的催化劑能夠均勻地分散。目前，汽車使用最多的是蜂窩狀堇青石質(zhì)多孔陶瓷載體，其具有薄壁、開孔率高、機械強度大、熱穩(wěn)定性好、耐沖擊等優(yōu)點。

2、過濾分離材料

利用多孔陶瓷孔徑相互貫通及尺寸分布均勻等特點，可實現(xiàn)氣體和液體的過濾和分離。

3、耐火材料

堇青石由于具有低熱膨脹率及強抗熱震性，因此可用作耐火材料。

4、電子器件材料

堇青石由于具有良好的介電性能，因此可用作電子器件材料。

參考來源：

[1]劉曉旭，劉曉文.堇青石質(zhì)多孔陶瓷的制備與應用現(xiàn)狀

[2]張會.堇青石多孔陶瓷的制備及研究進展

[3]段俊杰等.多孔堇青石的制備

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/山川）

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