保温隔热材料在航空、航天、能源、化工等众多工业领域被广泛应用，高强度和低热导率隔热材料的研发是当前重要的科研方向。多孔陶瓷具有较强的化学稳定性、密度小、耐热性高、比表面积大、有较强的抗热冲击性等特点。同时多孔陶瓷材料中分布的气孔，极大的降低了材料的热导率，使多孔陶瓷材料拥有优良的保温、隔热性能。目前，多孔陶瓷材料已经广泛应用于国民生产领域，如保温隔热、降噪等。

制备方法

那么多孔陶瓷有哪些制备方式呢，接下来就让我们一起来了解多孔陶瓷的制备方法。

（1）添加造孔剂法

添加造孔剂法即在陶瓷浆料中添加造孔剂，并使造孔剂和陶瓷浆料尽可能分散均匀，通过不同工艺成型，然后在高温烧结过程中除去坯体中的造孔剂，留下相应孔洞，获得多孔预制体。该工艺的优点在于可以任意调整造孔剂的添加量，进而控制多孔陶瓷的孔隙率的高低，从而达到调节导热系数的目的，且制备工艺简单，易于规模化生产。但由于陶瓷配料和造孔剂粒度通常不一致，致使在混合时很难使造孔剂分散均匀，导致多孔隔热材料的内部孔隙分布不均匀。该工艺关键之处在于选用造孔剂的种类、性质和用量。

（2）模板法

模板法是将制备好的有机物多孔结构模板浸渍在陶瓷悬浮液或陶瓷前驱体溶液中，经过干燥、烧结或其他手段将有机模板去除以获得多孔陶瓷的制备工艺，这种制备方法简单灵活，多用于制备大孔，且坯体由预先制备好的有机泡沫网络骨架成型，其中的孔结构与模板基本保持一致，孔结构直观，可设计。该法的缺点是在有机物剧烈燃烧热解的过程中常常会出现开裂现象，导致坯体坍塌，需要很慢的升温速率，且烧除有机泡沫模板的过程中会产生大量的有毒气体，会导致大气污染。

采用不同模板制备出的多孔陶瓷SEM图

（3）泡沫法

泡沫法即在陶瓷配料中添加有机或无机发泡剂、催化剂，充分混合均匀后，经过热处理使得添加物挥发，在坯体内产生泡沫，经干燥和烧结处理制得多孔隔热材料。该制备方法的优点是制备效率高、形成的气孔完全封闭，并且密度极低；缺点在于对制备工艺条件需把控精准，发泡过程无法控制使孔隙难以调控，在制备过程中容易因发泡造成坯体破裂或粉化。

使用泡沫法制备的多孔陶瓷SEM图

（4）凝胶注模法

凝胶注模法首先要将有机单体和去离子水按一定配比混合均匀，然后往其中添加如适量分散剂、交联剂混合均匀得到预混液；再向预混液中添加入陶瓷粉料，充分搅拌均匀；最后加入适量引发剂和催化剂促使有机单体发生聚合反应，料浆凝固形成坯体，在经过干燥、高温烧结后处理制得多孔陶瓷。该方法的优点是制备过程操作方便，适合批量生产，对环境无污染性，但是在干燥过程中容易因为温度设置不当造成坯体起皮或者开裂。

使用注凝法制备的多孔陶瓷SEM图

（5）冷冻干燥法

冷冻干燥法首先将浆料进行低温处理，使浆料中的液态水形成固态冰；然后对其高温干燥，干燥过程中随着温度的升高固态冰升华成气体排出，在坯体中形成一定的孔洞结构；再经过高温烧结处理后制得多孔陶瓷。该工艺的最大优点是无污染，制品孔隙率高达90%，制备过程简单，属于低成本工艺，具有广阔的发展前途。

多孔陶瓷的应用

多孔陶瓷不仅可以应用于保温隔热领域，在其他领域中也能见到他的身影。

（1）隔热材料

传统陶瓷材料的热导率较低，可被用作隔热材料。多孔陶瓷的多孔结构内充斥的气体，致使多孔陶瓷的隔热性能进一步加强。目前，1600℃的传统气炉和高温电炉中已广泛使用多孔陶瓷作为隔热材料；在神舟系列飞船、长征系列火箭中，多孔陶瓷与金属隔热材料等组成的多层隔热材料得到了很好的应用；航天飞机的隔热外壳是由抽成真空的多孔陶瓷组成的，真空多孔陶瓷是目前世界最好的隔热材料。

（2）催化剂的载体

多孔陶瓷的气孔结构优且数量多，比表面积大，作为催化剂载体能够增大催化剂与反应物的接触面积，提高催化效率与速度。具有吸附能力强，热稳定性好的特点，可以延长催化剂的使用寿命，降低使用成本。因此，多孔陶瓷是催化剂载体的理想材料，广泛应用于汽车尾气净化以及无机和有机的生产领域。随着中国气体排放标准越来越严格，生物、医学等领域的高速发展，多孔陶瓷作为催化剂载体的应用领域也会更加广泛。

陶瓷催化剂载体

（3）过滤、分离和提纯

多孔陶瓷作为一种过滤、分离和提纯的新型材料，具有使用寿命长、抗微生物能力强、耐腐蚀、耐高温、可重复使用的特点。在使用要求苛刻的领域中，多孔陶瓷得到了广泛的应用，如过滤牛奶、液固分离、熔融金属去除杂质、工业废水净化等。

微孔陶瓷过滤管

（4）吸音材料

在声波的传播过程中，多孔陶瓷作为声音屏障，能够改变声波的传播方向，使声波被限制在空腔内。空腔内声波引起空气的振动和克服空气摩擦做功转化为热能，大幅降低声音的能量。多孔陶瓷相比于无机纤维具有力学性能强、不易受潮、环保等优点；相比于泡沫玻璃和金属吸声材料具有价格相对较低的优点。贺瑞飞等以高炉炼铁水淬渣原料压制的多孔陶瓷平均吸音系数高达0.70以上，具有良好的吸音效果。可见在吸音领域，多孔陶瓷有一席之地。

陶瓷吸音板

（5）燃料电池材料

多孔陶瓷在燃料电池中可作为阴极材料，为氧气提供输送通道和活化位点，提高反应效率。与此同时，多孔陶瓷能够在燃料电池的高温下稳定工作，且为热量的散失提供通道。上述多孔陶瓷的优势提高了燃料电池的性能并能延长其寿命，使得多孔陶瓷在燃料电池中的应用将会成为一个研究热点。

陶瓷燃料电池

（6）生物材料

多孔生物陶瓷具有生物相容性良好，与骨组织结合好，无排异反应的优点，在术后空腔恢复、改善血管生成能力以及促进骨修复等医学领域都得到了很好的应用。此外，多孔陶瓷具有的孔结构，方便加载药物，其耐久性能够起到长时间的支撑作用。因而，多孔陶瓷在医学生物领域有重大的研究价值。

生物陶瓷材料

目前,多孔陶瓷在工业和民用领域已经有了广泛的应用。相信不远的将来,性能更加优异的多孔陶瓷会在其他专业领域发挥更大的作用。

参考来源：

（1）工业铝灰资源化制备多孔Al₂O₃工艺研究，李青达。

（2）新型耐高温隔热复合板快速制备及性能研究，任超群。

（3）有序孔结构多孔陶瓷的制备及其性能研究，卢舒欣。

（4）多孔陶瓷的性能及其应用，周爱萍，魏春成，李培江，张帅，张忠亚，马雪飞。

（5）一种发泡注凝成型-碳热还原反应烧结制备铁尾矿多孔陶瓷的方法，周洋，刘晓倩，刘旭锋，李润丰，张成，李翠伟，李世波，黄振莺，于文波，翟洪祥。

粉体圈小郑