中国粉体网讯 陶瓷部件的制备，首要问题是获得高质量的陶瓷坯体，这也是烧结后性能得到保证的关键。
高质量的坯体主要是指具有均匀的结构，且宏观无变形，微观无缺陷。坯体的结构均匀包括坯体各部分密度的一致性，成分和相的均匀性。微观无缺陷是指构成坯体的颗粒的分散状态，颗粒间的孔隙分布等。如果坯体在成型之前或者成型中引入了缺陷，则不能在烧结过程中被消除，而是保留到最后或者转变为新的缺陷。例如，部件的变形或引起材料破坏的微裂纹，最终影响到陶瓷部件的可靠性。
直径 360 ～600 mm 研磨盘
湿法成型可以有效地减少或消除成型坯体中的各种缺陷。典型的湿法成型包括注浆成型、压滤成型和注凝成型等。注浆成型更适合制备薄壁样品，但坯体强度较低。压滤成型是在注浆工艺基础上发展的，具有注浆成型和干压成型的特点，能够快速脱去浆料中的水分，提高颗粒堆积密度，但是压滤成型所需用的压力较高，对设备和维护要求较高。注凝成型是一种新型的湿法成型方法，通过高分子的聚合反应形成有机网络结构，原位固化陶瓷颗粒，所制备的陶瓷凝胶微观结构均匀，并且成本低、易于操作，在制备大尺寸和复杂形状陶瓷部件中应用潜力巨大。但是，以自由基聚合为基础的注凝成型工艺涉及的添加剂种类繁多，存在氧阻聚、单体有毒或者需要加热等问题，这些都阻碍了注凝成型的推广和应用。
自发凝固成型是一种新型陶瓷成型方法，以改性的水溶性异丁烯与马来酸交替共聚物（PIBM）作为陶瓷浆料的添加剂，静置后浆料自发凝固获得陶瓷坯体。该共聚物既作为分散剂，同时又作为自发凝固的助剂。该方法具有有机物添加量小、适于常温大气环境操作等特性，具有普适性，现已引发国内外二十多家研究机构跟踪研究。
PIBM自发凝固机理
自发凝固成型技术由中国科学院上海硅酸盐研究所王士维研究员团队研发成功，具有自主知识产权。为了解决注凝成型中凝胶体系聚合反应中单体有毒、氧阻聚和添加剂繁多且量大的问题，该团队自2003年开始了陶瓷原位固化成型技术的研究。首先发展了基于亲核加成聚合反应的水溶性环氧树脂-多胺凝胶体系，先后成功应用于致密Al2O3、AlN和SiC，半透明Al2O3，透明Y2O3、YAG和AlON以及泡沫Al2O3等先进陶瓷的成型。2010年受到杨燕和岛井骏藏实验发现的启发，将研究重点转移到了PIBM自发凝固体系。先后尝试了不同规格、添加量的PIBM并应用于不同类型的陶瓷浆体中，最终确认了一种可以广泛应用的新型湿法成型体系———PIBM自发凝固。
大尺寸/复杂形状高纯氧化铝陶瓷部件在集成电路制造、航空航天、深海探测等领域有着广泛的应用，但其制备工艺极具挑战性。国内高纯氧化铝陶瓷在尺寸、性能及稳定性等方面与国外同类产品还存在较大差距，导致国内高端装备用大尺寸/复杂形状高纯氧化铝陶瓷部件严重依赖进口。自发凝固成型技术的出现为大尺寸/复杂形状高纯氧化铝陶瓷部件的制备带来了极大的便利。
前不久，王士维研究员带领的科研团队突破大尺寸陶瓷素坯在干燥和烧结过程中的变形及开裂等关键瓶颈，成功制备出直径达1010mm的超大尺寸高纯氧化铝陶瓷圆盘和外径为200mm的双层同心高纯氧化铝圆筒，材料主要性能指标优于国外同类产品水平。
中国粉体网将在山东济南举办第一届半导体行业用陶瓷材料技术研讨会，届时，来自中国科学院上海硅酸盐研究所的王士维研究员将带来题为《自发凝固成型制备米级氧化铝部件》的报告。在报告中，王士维研究员将针对基于自发凝固成型的大尺寸氧化铝制备的成套技术进行详细介绍。
专家介绍：
王士维，男，1964年11月生，博士，研究员，博士生导师；中国科学院透明光功能无机材料重点实验室主任。坚持“研以致用”理念，长期从事结构陶瓷和透明陶瓷研究。主持（完成）国家自然科学基金、“863”计划、重点研发计划子课题和中科院重点部署项目等20余项。发表SCI论文230余篇，获授权发明专利49项，制定国家建材行标1项和上海市企标5项。带领团队组织研制和生产的碳-石英复合材料和中红外透明陶瓷等材料和器件已在近十种特种装备中得到实际应用；研发的半透明氧化铝管和大尺寸氧化铝载盘等六项成果已实现转移转化。
参考来源：
[1]自发凝固成型———大尺寸陶瓷部件解决方法.硅酸盐通报
[2]毛小建等.自发凝固成型研究进展
[3]狄正贤.自发凝固成型氧化铝密度均匀性提升研究
（中国粉体网编辑整理/山川）
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