【原创】一文简介6种多孔氧化物陶瓷


来源:中国粉体网   平安

[导读]  多孔陶瓷是一种新型的陶瓷材料,具有透过性好、密度低、强度高、比表面积大、热导率小,以及耐腐蚀、耐高温等一系列优良特性,广泛的应用于冶金、化工、生物医药、催化剂载体、保温、吸声减震等方面。

中国粉体网讯  多孔陶瓷是一种新型的陶瓷材料,具有透过性好、密度低、强度高、比表面积大、热导率小,以及耐腐蚀、耐高温等一系列优良特性,广泛的应用于冶金、化工、生物医药、催化剂载体、保温、吸声减震等方面。包括氧化锆和氧化铝在内的氧化物陶瓷其性价比高,制备工艺相对于氮化物陶瓷和碳化物陶瓷要简单,更易于实现大规模工业化生产,是目前最常用的陶瓷材料。



(图片来源:网络)

以下是几种多孔氧化物陶瓷的简介:

Al2O3多孔陶瓷

Al2O3多孔陶瓷的原料易得,制备工艺简单,性能优异,在电子电器、冶金、化工、建筑和生物医药等领域应用广泛。Al2O3有α-Al2O3、β-Al2O3和γ-Al2O3三种晶型,以离子键结合,扩散系数很小,导致其烧结温度很高,必须配以适量的烧结助剂(如CaO、MgO、TiO2和SiO2等)来降低烧结温度。Al2O3多孔陶瓷常用的制备方法有添加造孔剂法、有机泡沫浸渍法、模板法、颗粒堆积法和溶胶-凝胶法等。

SiO2多孔陶瓷

SiO2陶瓷具有优异的耐高温性,硬度高,耐磨性和物理化学稳定性好。SiO2多孔陶瓷具有比表面积大、介电常数小、质量轻和体积小等特点,可作为敏感元件、吸波材料、轻质隔热材料、宽频带天线罩材料等,在电子、建筑、冶金和航天飞行器已广泛应用。

ZrO2多孔陶瓷

ZrO2具有m-ZrO2、t-ZrO2和c-ZrO2三种晶型。在一定温度下,ZrO2发生晶型转化时伴随体积膨胀,可能导致制品开裂,一般采用稀土氧化物作为稳定剂来改善其体积膨胀问题。ZrO2多孔陶瓷优异的耐高温、抗热震性能,赋予其独特的应用价值,可作为耐高温材料、航天器材、人体植入材料、催化和分离材料等,在化工、航天航海、生物医药等领域的应用日渐突出。

Al6Si2O13多孔陶瓷

Al6Si2O13(莫来石)多孔陶瓷具有低的热膨胀系数,以及良好的力学性能和高温稳定性,被用于辐射燃烧器、催化剂载体、薄膜反应器、高温气体和熔融金属的过滤器等。


(图片来源:网络)

Mg2Al4Si5O18多孔陶瓷

Mg2Al4Si5O18(堇青石)有高温型(α)和低温型(β)两种晶型,在1000℃~1050℃发生β型向α型的转化。Mg2Al4Si5O18的热膨胀系数低,吸附性强,具有优良的耐热冲击性和高温稳定性,主要作为催化剂载体、高温熔体与微粒过滤器等。堇青石较其他陶瓷材料的强度低,为提高其强度,在烧制过程中通常要加入添加剂。添加剂在堇青石烧制过程中的主要作用如下:低熔点的添加剂既可促进堇青石烧结,也可降低其热膨胀系数;通过增韧补强提高堇青石的力学性能。

Mg2SiO4多孔陶瓷

Mg2SiO4(镁橄榄石)多孔陶瓷的热导率低,强度高,多孔质轻,性质稳定,主要作为耐火材料、隔热保温材料应用在冶金和环保等行业。

复合多孔氧化物陶瓷

近年来,氧化物系复合多孔陶瓷(如Al2O3基和Al6Si2O13基复合多孔陶瓷等)备受关注,材料中各物质的优势互补,可显著改善其综合性能。氧化物之间的相互复合及组成比例的调控,将会成为未来制备高性能多孔陶瓷研究的热点。

随着多孔陶瓷制备技术的不断开发与完善,以及相关理论的不断深化研究,氧化物多孔陶瓷及其复合材料的研究正朝着高效、绿色和环保方向迈进,其必将在冶金、化工、能源和环保等工业的发展中发挥越来越重要的作用。

参考资料:

尹月,马北越,张博文,李世明,于景坤.氧化物多孔陶瓷研究新进展.耐火材料

郭坚,张超,徐鹏,范德蔚,丁艳,曾俐,邹景良,张伟儒.氧化物多孔陶瓷制备工艺的研究进展.硅酸盐通报

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作者:平安

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