多孔陶瓷的制备技术.docx

1、多孔陶瓷的制备技术多孔陶瓷/橡胶胶复合材料的制备及声吸收特性研究开题报告 由于潜艇自卫能力差，缺少有效的对空防御武器，对于吸声性能显得尤为重要。虽然一定结构的高分子材料是一种优良的吸声单元还是良好的吸声载体，但其以驰豫吸收为主，比重较高，粘滞吸收小，基本无热传导吸收，声腔的结构受到一定程度的限制。多孔材料可以提供大量的空腔和界面积，增加粘滞吸收系数。多孔陶瓷具有均匀的透过性，较大的比表面积，低密度，低热传导率，以及耐高温、耐腐蚀、化学稳定性好、机械强度高和易于再生等特点，其吸声性能是通过内部大量连通微小空隙和孔洞实现的。当声波沿着微孔或间隙进入材料后，由于空气的粘滞性以及材料的热传导，使声能不

2、断衰减，起到了吸声作用。1.1 多孔陶瓷的分类1. 根据形状大致分为两大类：蜂窝状和泡沫状多孔陶瓷。蜂窝状多孔陶瓷中的气孔单元排成二维的阵列，而泡沫状多孔陶瓷则由胞状中空多面体在三维空间排列而成。2. 根据孔径大小分为三类：孔径 90 %) 的多孔陶瓷。1.3.1.5颗粒堆积成孔(固态烧结工艺)依靠粗颗粒堆积,颗粒结合部形成多孔结构。其原理是利用微细颗粒易于烧结的特点，在高温状况下产生液相，使陶瓷粉粒相互连接在一起形成多孔陶瓷。粗的颗粒靠细粒熔化粘合,也可以加入易熔的粘结剂结合。制备过程中. 粉体颗粒的形状、粒径、粒径分布、各种添加剂的含量和种类及烧成温度对微孔体的孔径分布和孔径大小有直接的影

3、响。这种工艺可通过调整颗粒级配对孔结构进行控制,制品的空隙率一般为20%30 %左右,在原料中加入碳粉、木屑、淀粉、塑料等成孔剂,高温下使其挥发可将整体孔隙率提高至75 %左右。1.3.2 化学方法1.3.2.1溶胶凝胶工艺 溶胶一凝胶法(Sol-Gel法，简称S-G法) 主要用来制备微孔陶瓷材料, 特别是微孔陶瓷薄膜。它采用无机盐或金属有机化合物，如醇盐(即金属烷氧基化合物)为前驱物。首先将前驱物溶于溶剂(水或有机液体)中。通过在溶剂内发生水解或醇解作用，反应生成缩合聚集物形成溶胶，然后经蒸发干燥从溶胶转变为凝胶。其在材料制备中的应用图及其基本工艺过程分别见图3、图4。图3溶胶凝胶法在材料制

4、备中的应用图图4溶胶凝胶基本工艺过程溶胶凝胶法与其它化学合成法相比具有独特的优点：操作过程简单，环境好；制品纯度高；材料组分均匀性好；制备的材料易实现分子或纳米层次的亚结构；界面具有良好的相容性；烧成温度低等。但其也有待解决的问题：原料成本高，有些对健康有害；处理时间长，不利于规模生产；制品易开裂等。最近, Ichinose 等提出了一种“假凝胶”的方法制备多孔陶瓷。所谓“假凝胶”实际上是由陶瓷颗粒和有机凝胶组成的。他们把Al2O3 与藻朊酸氨溶液和聚羧酸氨(分散剂) 均匀混合后,注入到Al2（SO4 ）3 溶液中, 成为凝胶物质, 陶瓷颗粒均匀地分散其中, 清洗干燥后, 加热除去藻朊酸氨,

5、烧结成多孔陶瓷。该工艺中, 凝胶通过藻朊酸盐与多价金属离子或H+ 进行离子交换而产生。Kat skk i 及合作者用盐酸与藻朊酸盐进行离子交换也制成了多孔陶瓷, 并认为控制酸的浓度和藻朊酸氨的浓度是关键。1.3.2.2发泡工艺发泡工艺与泡沫浸渍工艺相比, 更容易控制制品的形状、成分和密度, 并且可制备各种孔径大小和形状的多孔陶瓷, 特别适于生产闭气孔的陶瓷制品。它在陶瓷组分中添加有机或无机化学物质，通过化学反应等产生挥发气体，经干燥和烧结制成多孔陶瓷。用做发泡剂的化学物质有很多种类，例如，用碳化钙、氢氧化钙、硫酸铝或双氧水等作发泡剂;由亲水性聚氨醋塑料和陶瓷泥浆同时发泡制备多孔陶瓷;用硫化物和

6、硫酸盐混合作发泡剂。近几年, 由于多孔陶瓷的应用逐渐扩展到生物化学领域, 要求孔径分布范围狭窄, 使可控多孔陶瓷的研究得到进一步的重视。吴皆正等采用碳酸钙和十二烷基苯磺酸钠作发泡剂,以廉价硅砂为原料, 研究了原料粒度、烧成条件、发泡剂等因素对孔结构的影响, 发现多孔陶瓷的平均气孔孔径与平均骨料粒径成正比, 且随保温时间的延长, 气孔孔径趋向均一, 另外, 增加粘结剂用量也有利于促进平均气孔孔径的集中趋势。对于多孔陶瓷的制备,除了从成型角度加以研究之外,采用新的烧结工艺,如自蔓延高温合成(SHS) 工艺、脉冲电流烧结工艺(PECS) 、水热- 热静压工艺、热等静压、压力脉冲化学气相渗透(PCVI)等,都可以制备具有一定孔结构的陶瓷烧结体。本实验所需的多孔陶瓷在深水下需要一定的强度，而开孔多孔陶瓷很容易由于水的浸入而重量变化超标。发泡工艺适用于生产闭气孔，且气孔率高，孔可以得到控制，试样强度高，符合本实验试样的要求，因此可以用发泡法制备。