基于选区激光烧结工艺的多孔尼龙制备及性能

提出一种基于选区激光烧结的多孔材料成型方法,利用增材制造技术控形、控性的优势,实现多孔材料结构与功能的可控设计。采用尼龙与水溶性致孔剂Na Cl为原材料,通过改变致孔剂含量和工艺参数,实现多孔材料的孔隙率、渗透性及力学性能的可控调节。实验结果表明,多孔材料的孔隙率、渗透性随着致孔剂含量的增大而增大;在相同的致孔剂含量下,其孔隙率和渗透性随着激光能量密度的增加呈下降趋势,分层厚度增加,孔隙率和渗透性明显增加;制备的多孔材料最高孔隙率达到59%,渗透率达0.312 m L/(mm2·s),弯曲强度可达44 MPa。以陶瓷高压注浆成型多孔树脂模具为例,开展多孔材料的功能验证,获得厚度为10 mm、含水率为20%的陶瓷坯体,为该模具的快速制造提供了一种新手段。     

轻质多孔陶瓷的制备及吸声性能研究

通过模压法成功制备轻质多孔陶瓷吸声材料, 采用JTZB吸声系数测试系统研究造孔剂粒径、含量以及样品厚度对多孔陶瓷材料吸声性能的影响。结果表明: 造孔剂含量为50vol%时, 大孔径多孔陶瓷吸声性能优于小孔径多孔陶瓷; 随着造孔剂含量的增加, 第一吸收峰从低频向高频移动, 峰值从0.41增加到0.82, 孔隙率过高和过低都不利于提高材料吸声性能; 样品厚度从10 mm增加到30 mm, 第一吸收峰逐渐向着低频方向移动; 造孔剂含量为60vol%, 样品厚度为20 mm时, 样品整体具有优异吸声性能, 并逐层在其背后加入空腔发现, 随着空腔层数的增加, 样品的第一吸收峰从高频向低频移动, 平均吸声系数逐渐增大。     

复合多孔水凝胶的微观结构与数字散斑相关分析

研究了不同多孔结构聚乙烯醇水凝胶的微观形貌, 采用数字散斑相关技术和力学实验测试等对多孔水凝胶在受力状态下的微区位移、 压缩模量及泊松比进行分析和计算。研究发现, 多孔水凝胶的孔隙率和孔径大小对形变等位移线分布有明显影响。随着致孔剂含量的增加, 多孔水凝胶的等位移线由均匀分布的近似平行线变为不均匀的S形曲线, 出现等位移线密度明显增大的应力集中区域。 多孔水凝胶孔隙率增加, 形变增大。致孔剂种类及含量不同时, 水凝胶的泊松比值随着载荷的增加逐渐减小, 致孔剂含量越多泊松比值越小, 压缩模量则随着应变的增加逐渐增大。      

低介电常数多孔氮化硅陶瓷的制备

采用凝胶注模成型工艺,以SiO2含量大于等于95%的空芯玻璃微珠作造孔剂,通过控制造孔剂的加入量和调节造孔剂的孔径成功制备出低介电常数、高强度的多孔Si3N4陶瓷。结果表明,随着造孔剂含量的增加,试样气孔率增大,弯曲强度降低,ε和tanδ都相应降低,ε最低为1.77;在造孔剂加入量为10%时,随着造孔剂的孔径尺寸变大,试样的孔径变大,弯曲强度降低,试样的ε和tanδ也相应降低。当造孔剂含量为10%、孔径尺寸为80μm时制备的多孔氮化硅陶瓷ε为2.13,弯曲强度达到38MPa,适合作为宽频带天线罩的夹层材料。     

苯甲酸含量对β-SiAlON孔隙率和力学性能的影响

以高纯Si3N4,Al2O3和AlN为原料,Y2O3为烧结助剂,苯甲酸为造孔剂,采用常压烧结方法制备β-SiAlON多孔陶瓷.研究改变苯甲酸的含量,SiAlON陶瓷孔隙率和力学性能的变化趋势问题.结果表明:以苯甲酸为造孔剂在1750℃条件下制备了以β-SiAlON为主相的多孔陶瓷,基体中大量柱状晶交叉分布;气孔形貌多为椭圆形,孔隙率随着苯甲酸含量增加而增加;且陶瓷的抗弯强度及硬度随苯甲酸增加明显降低.     

多孔PZT95/5铁电陶瓷的机械性能和铁电性能研究

采用添加造孔剂的方法制备多孔锆钛酸铅(PZT95/5)铁电陶瓷, 研究了孔结构包括孔隙率、孔径及孔形状对多孔PZT95/5陶瓷机械性能和电性能的影响及机理, 并揭示多孔PZT95/5陶瓷微观结构、机械性能和铁电性能的内在联系。研究表明: 孔隙率的增加降低了多孔PZT95/5陶瓷的声阻抗, 改善了陶瓷与封装材料的声阻抗匹配. 孔隙率增加, 多孔PZT95/5陶瓷的屈服应力和剩余极化强度降低, 矫顽场强增大。孔结构对多孔PZT95/5陶瓷屈服应力的影响可由应力集中理论解释; 多孔PZT95/5陶瓷剩余极化强度随孔结构的变化可用内应力结合空间电荷理论加以解释。     

直写成型制备多孔陶瓷技术研究进展

多孔陶瓷具有耐高温、可控孔结构、高孔隙率、化学稳定性和生物惰性等特点，是应用于支柱、生物、催化和电气等领域的理想材料。传统多孔陶瓷的制造方法主要有颗粒堆积、添加造孔剂、发泡、溶胶-凝胶等。近年来，随着增材制造技术的发展，直写成型技术因其简单的设备构造和良好的浆料兼容性，被广泛应用于制造复杂结构和图案的多孔陶瓷。本文综述了直写成型多孔陶瓷的技术方法及其在各领域的应用，详细分析了直写成型技术制备多孔陶瓷材料的优劣势，提出了直写成型制备多孔陶瓷所面临的挑战，并对直写成型制备多孔陶瓷技术发展趋势进行了展望。     

PLA-PEG共聚物三维多孔支架的制备及表征

将D,L-丙交酯(D,L-LA)与聚乙二醇(PEG)共聚制备了一系列共聚物,并用IR、GPC和1H-NMR对其进行了表征.在此基础上,采用溶剂浇铸-柱子沥滤技术和层叠技术制备了具有一定空间形状的三维多孔组织工程支架,并研究了致孔剂颗粒尺寸及其用量对多孔支架的孔径、孔隙率的影响.结果表明,PLA-PEG共聚物的分子量随着原料中PEG含量的增加而减小;以PLA-PEG共聚物为原料制备多孔支架时,孔径的大小与致孔剂颗粒尺寸有一定的对应关系,孔隙率随着致孔剂用量的增加而增加;采用层叠技术制备的具有一定形状的三维多孔支架符合组织工程对支架材料的一般要求.     

淀粉固结成型工艺制备多孔陶瓷

探索了以淀粉作为粘结剂和造孔剂来制备多孔陶瓷的淀粉固结工艺,制成的多孔陶瓷的密度为0.804~1.032g/cm3,孔隙率为65.6%~73.2%。研究表明,陶瓷浆料具有剪切变稀的特性,且随淀粉含量的增加,浆料的粘度上升;另外,淀粉含量、烧成温度、保温时间等对材料孔隙率、体积密度等有很大影响。     

蜡球造孔法制备多孔HA陶瓷支架及其性能优化

组织工程支架的贯通性对其体内生物学表现具有重要影响。采用甲壳素溶胶体系和蜡球造孔剂制备多孔羟基磷灰石(HA)陶瓷支架, 考查在相同模压条件下, 不同浆料/造孔剂比例对多孔HA陶瓷支架的孔隙率、收缩率、贯通性、多孔结构以及抗压强度的影响。结果表明: 该方法可以制备具有高孔隙的多孔HA陶瓷支架, 随着造孔剂比例的增大, 支架的贯通性更好, 当浆料/造孔剂比例为1:1.2时可以得到孔隙率、贯通性、力学性能最优的多孔HA陶瓷支架。     

生物质多孔炭的电磁屏蔽性能研究

以思茅松锯末为原料,固体氯化铵为造孔剂,酚醛树脂为粘结剂,采用现有的固化烧结技术,制备多孔炭材料。利用法兰同轴法测试其电磁屏蔽效能。结果表明,在130～1800MHz内,多孔炭的屏蔽效能在38.8～56.2dB之间,屏蔽效果较好,并优于无孔炭材料。其中,在130～716MHz内,多孔炭的屏蔽效能随着频率的增加而减小;但在716～1800MHz内,多孔炭的屏蔽效能随频率的增加而增加。多孔炭的孔径越大,其电磁屏蔽效能越好,但是随着频率的增加,0.35mm和0.13mm两种孔径的多孔炭屏蔽效能差距越来越小。当孔径和厚度一定时,多孔炭的屏蔽效能随着孔隙率的增加而增大。     

原位反应结合碳化硅多孔陶瓷的制备与性能

以碳化硅(SiC)和氧化铝(Al₂O₃)为起始原料、石墨为造孔剂, 通过原位反应结合工艺制备SiC多孔陶瓷. XRD分析表明多孔陶瓷的主相是SiC, 结合相是莫来石与方石英; SEM观察到多孔陶瓷具有相互连通的开孔结构. 坯体在烧结前后具有很小的尺寸变化, 线收缩率约在±1.5%内. 多孔陶瓷的开口孔隙率随烧结温度和成型压力的增大而减小, 随石墨加入量的增加而增大; 而体密度具有相反的变化趋势. 随着石墨粒径的增大, 多孔陶瓷的孔径分布呈现双峰分布. 抗弯强度随烧结温度和成型压力的增大而增大, 随石墨加入量的增大而减小. 于1450℃保温4h烧成的样品在0～800℃的平均热膨胀系数为6.4×10^-6/K. 多孔陶瓷还表现出良好的透气性、抗高温氧化和耐酸腐蚀性, 但耐碱腐蚀性相对较差.     

CNTs-Al_2O_3多孔陶瓷复合材料的制备与性能

利用冰模板法制备一种具有高孔隙率的碳纳米管强化氧化铝(CNTs-Al_2O_3)多孔陶瓷复合材料。采用SEM,XRD及Raman对样品进行表征,研究碳纳米管(CNTs)含量对复合材料微观形貌、性能的影响。结果表明:随着CNTs含量的增大,复合材料的体积密度、孔隙率和抗压强度均发生改变;添加适量的CNTs能促进陶瓷孔壁烧结致密度,提高材料的抗压强度;但加入过量CNTs会导致CNTs团聚,嵌于陶瓷内壁形成微孔,反而降低了材料致密度与抗压强度;当CNTs含量达2.0%(质量分数)时,多孔陶瓷的抗压强度达到最大值4.52MPa,相对纯Al_2O_3多孔陶瓷提高了66%。     

含前驱体SiC粉体低压成型低温烧结SiC多孔陶瓷

采用聚碳硅烷和SiC粉体为原料低压成型低温烧结制备SiC多孔陶瓷,研究了聚碳硅烷含量对SiC多孔陶瓷性能的影响。SEM分析表明,聚碳硅烷裂解产物将SiC颗粒粘结起来,多孔陶瓷具有相互连通的开孔结构。烧成SiC多孔陶瓷的孔隙孔径为单峰分布、分布窄,室温至800℃之间多孔陶瓷的平均热膨胀系数为4.2×10-6 K-1。随着聚碳硅烷含量的增大,SiC多孔陶瓷的孔隙率降低、三点弯折强度增大,当聚碳硅烷质量分数为10%时分别为44.3%和31.7MPa。     

含先驱体聚合物浆料浇注成型制备SiC多孔陶瓷

采用SiC粉体与聚碳硅烷(PCS)为原料浇注成型低温烧结制备SiC多孔陶瓷,研究了PCS含量对SiC多孔陶瓷性能的影响。结果表明,PCS含量大于2wt%时可浇注成型,PCS经烧结后生成裂解产物将SiC颗粒粘结起来。所得SiC多孔陶瓷孔径呈单峰分布、孔径分布窄、热膨胀系数低、烧结过程中线收缩率小。随着PCS含量的增大烧成SiC多孔陶瓷的孔隙率降低,但强度显著提高。PCS含量为6wt%时多孔陶瓷的孔隙率、弯折强度和线收缩率分别为36.2%、33.8MPa和0.42%。     

尿素含量对Ti-10%Mg多孔材料孔隙结构和抗压性能的影响

以尿素为造孔剂,采用粉末冶金法在630℃真空条件下烧结制备Ti-10%Mg多孔材料,研究了造孔剂含量对其孔隙结构、物相成分、孔隙率及抗压性能的影响。研究表明,造孔剂含量为25%(w)时,烧结体的孔隙大小均匀,主要相为Ti和Mg,造孔剂添加量未对其物相产生明显影响;随着造孔剂含量的增加,烧结体的孔隙率随之增加,抗压强度和弹性模量随之降低;Ti-10%Mg多孔材料的抗压强度和弹性模量分别为16~183MPa和1.87~10.15 GPa,理论上可以作为人体骨骼的替代材料。     

纳米羟基磷灰石/聚酰胺多孔支架材料的制备及性能研究

使用多种致孔剂采用粒子沥滤法制备了纳米羟基磷灰石／聚酰胺多孔支架材料，用IR、XRD、SEM等手段对多孔复合材料的组成结构及形貌进行了表征，并检测了其物理性能指标。结果表明，复合材料中两相分散均匀，且发生了界面结合；材料的孔隙率与致孔剂的含量成正比，支架中大孔与微孔并存且相互贯通；以NaCl作致孔剂且孔隙率达到80％左右时的支架材料可以同时满足组织工程对孔隙率和力学强度的双重要求。     

用冰模板法制备羟基磷灰石多孔陶瓷

使用水基羟基磷灰石(HA,Ca5(PO4)3OH)浆料,用冰模板法制备定向层状多孔HA陶瓷,研究了浆料中HA陶瓷颗粒含量和冷端温度的影响.结果表明:随着浆料中HA陶瓷颗粒含量的提高,浆料的粘度值增大,层状多孔结构的层厚度相应增加,孔道层间距减小甚至消失,多孔材料的抗压强度从1.4 MPa提高到5.7 MPa,孔隙率从7...     

包覆成孔剂法制备高性能多孔氮化硅陶瓷工艺

为了制备高强度且分布均匀的氮化硅陶瓷,采用包覆成孔剂法改进普通添加成孔剂的方法,常压烧结氮化硅多孔陶瓷,采用阿基米德法、三点弯曲法分别测试材料的孔隙率及抗弯强度,用扫描电镜和光学放大镜对氮化硅多孔陶瓷显微结构和表观结构进行研究.结果表明,添加包覆过的成孔剂强度比添加未包覆的成孔剂强度高,孔隙率为50%时,强度增加近一倍.强度的提高归因于特殊的微观结构,即气孔的均匀分布和孔与孔之间相间隔分布.     

造孔剂对新型医用多孔Ti-14Mo-2.1Ta-0.9Nb-7Zr合金组织性能的影响

合金多孔化是有效降低材料弹性模量的方式之一,采用添加造孔剂的元素粉末冶金法制备了新型医用多孔Ti-14Mo-2.1Ta-0.9Nb-7Zr合金,通过扫描电镜、阿基米德法、X射线衍射和压缩力学性能测试的方法研究了不同造孔剂用量和粒径尺寸对合金形貌特征、孔隙率、物相组成及力学性能的影响规律。结果表明:该方法制备所得多孔Ti-14Mo-2.1Ta-0.9Nb-7Zr合金为近β型钛合金;随着造孔剂用量增加,平均孔径无变化,孔隙率呈线性增长,弹性模量和抗压强度减小,其中弹性模量的变化满足线性关系;随着造孔剂粒径尺寸增加,平均孔径增大而孔隙率基本不变,抗压强度和弹性模量减小;添加20%(质量分数)粒径尺寸为125~200μm的NH4HCO3造孔剂制备多孔Ti-14Mo-2.1Ta-0.9Nb-7Zr合金,于1300℃烧结4h孔隙率达到38.9%并含有贯穿孔结构,抗压强度达到405 MPa,而弹性模量为9.19GPa,能满足医用植入材料的要求。