海藻酸钠冷冻干燥制备环保型直通孔多孔氧化铝陶瓷(英文)

将海藻酸钠、氧化铝混合制成的浆料定向冷冻,使水定向结冰成孔,再对坯体进行冷冻干燥,使冰升华留下的孔隙结构得以保存,制备具有直通孔结构氧化铝多孔陶瓷。气孔率为66.7%的多孔氧化铝陶瓷具有比传统氧化铝泡沫陶瓷高10倍的渗透率。利用固相体积含量25%的浆料制备的多孔陶瓷抗压强度达到16.03 MPa。通过在原料中加入天然无毒的海藻酸钠作为黏结剂,不仅使整个工艺过程和原料都环境友好,而且使干燥后的坯体具有一定强度,可以满足搬运和机加工的要求。通过控制浆料的黏度和流动性以及分散剂加入量,获得均匀的孔隙结构。此外,还研究了固相含量、烧结温度对气孔率、压缩强度及渗透率等性能的影响。随着固相含量从30%降低到20%,样品的气孔率从61%提高了到72%,而压缩强度从16.03 MPa下降到3.42 MPa,渗透率从0.19×10–11 m2提高到4.51×10–11 m2。随着烧结温度从1 300℃提高到1 500℃,材料的气孔率从69.72%下降到67.02%,而压缩强度从4.45 MPa提高到18.66 MPa,渗透率从4.51×10–11 m2下降到4.09×10–11 m2。     

以冰为模板制备氧化铝多孔陶瓷及其结构特征

以水玻璃溶液为粘结剂,以冰为造孔模板制备氧化铝多孔陶瓷。采用扫描电镜观测多孔陶瓷的显微结构。结果表明,冰是一种理想的造孔模板,浆体特性对多孔陶瓷结构影响较大,当浆体中相对固相含量增大,多孔陶瓷的孔隙会减小;当浆体粘度降低,易得到片层状与微孔复合结构的多孔陶瓷。     

水基冷冻干燥工艺制备莫来石结合多孔SiC陶瓷

以微米级SiC和纳米级α-Al2O3为原料,经水基冷冻干燥及原位反应烧结工艺制备莫来石结合多孔SiC陶瓷.XRD分析表明多孔陶瓷主相是α-SiC,结合相是莫来石.多孔陶瓷的孔径分布呈现双峰分布特点,大孔孔径峰值介于3 ～20 μm,小孔孔径峰值为0.5 ～1 μm.体系中SiC固相含量及烧结温度对多孔陶瓷显微结构及性能有显著影响.当SiC固相含量由20vol％增至30vol％时,多孔陶瓷的孔结构由间距为20～ 30 μm、且定向排列的层状结构演变为孔径约为4μm的定向通孔结构.当烧结温度由1200℃升至1500℃时,多孔SiC陶瓷开气孔率由66％下降至64％,抗压缩强度由4.5 MPa升至16 MPa.     

莰烯基冷冻浇注成型法制备Al2O3多孔陶瓷

采用莰烯基冷冻浇注成型工艺制备了氧化铝定向贯通直孔结构的多孔陶瓷.借助DNJ-1型旋转式粘度计、扫描电子显微镜、显气孔率容重测试仪等表征方法,研究了固含量对料浆粘度的影响、坯体升华干燥行为随时间变化的影响、固含量与孔隙率的关系以及氧化铝多孔陶瓷孔的方向和断面显微结构.结果表明:在固含量为10～50vol%范围内的料浆,经冷冻干燥,在1650 ℃下烧成,制备出了平均孔径在10～50 μm、气孔率在14%～78%、固含量为10vol%时,抗压强度高达15.6 MPa的氧化铝定向贯通直孔结构的多孔陶瓷,并且固含量与孔隙率呈线性关系.     

孔径可控微米级氧化铝直通孔陶瓷的制备

采用海藻酸钠自组装法制备不同孔径和气孔率的氧化铝直通孔陶瓷,研究了海藻酸钠种类和陶瓷浆料固相含量对孔径的影响。结果表明:选用高α-L-古罗糖醛酸含量的海藻酸钠,并适当增大固相含量,可制备出小孔径直通孔陶瓷;选用高β-D-甘露糖醛酸含量的海藻酸钠,并适当降低固相含量,可制备出大孔径直通孔陶瓷。通过调节浆料固相含量和海藻酸钠溶胶浓度,制备的直通孔陶瓷孔径分布为25~250μm,最高气孔率为67.0%,抗压强度最高可达212.3MPa。     

晶须/纤维增强3D打印氧化锆多孔陶瓷制备及性能研究

钇稳定氧化锆（YSZ）是一种抗氧化性和耐久性优异的陶瓷,够承受高温,非常适合作热防护材料。采用乳液/泡沫模板法将其制成具有微米级孔的多孔结构,再以氧化铝晶须或氧化锆纤维作为增强相,然后结合直写成型这种3D打印成型技术,又可在毫米级孔尺度上获得设计的自由。由此制备的梯度多孔结构,不仅可以增大材料的比表面积,减小体积密度,更能大大提高多孔YSZ的力学性能。研究增强体的类型、加入量及烧结温度对多孔氧化锆陶瓷微观形貌结构的影响,分析其与抗压强度的相互作用关系。结果表明,氧化铝晶须和氧化锆纤维的加入,均能有效提高多孔氧化锆陶瓷孔的抗压强度,晶须的增强效果更好。氧化锆纤维加入量为4wt%的多孔氧化锆陶瓷孔隙率最高,抗压强度提升最小,为166.6MPa。在1500℃烧结温度下,当氧化锆纤维加入量为8wt%时,抗压强度最大,达到269.36MPa。     

多层低温流延法制备片状氧化铝多孔陶瓷

为了避免金属/陶瓷复合散热片两相共烧,并减小因两相热膨胀系数不同而造成在使用过程中的开裂失效问题,采用水基Al2O3陶瓷浆料在低温下进行多层流延,经定向冷冻、低温干燥及烧结工艺,制备出具有小孔径、直通孔结构的片状Al2O3多孔陶瓷.研究了浆料固体含量和冷冻温度对多孔陶瓷片孔隙率和孔尺寸的影响,观察了孔的微观形貌并测试了其热疲劳性能.结果表明:随着浆料固体含量从30％(质量分数)增加到40％,多孔陶瓷片的孔隙率(体积分数)从62.1％减小至51.4％,随着冷冻温度从-15℃降低至-45℃,多孔陶瓷片孔道尺寸逐渐减小;固体含量为40％、冷冻温度为-45℃的多孔陶瓷片在热疲劳实验中裂纹出现最晚,达到695次,其热疲劳性能最好;多层低温流延法制备的多孔陶瓷片层间孔道相互连通.     

水基冷冻干燥工艺制备层状结构多孔SiC陶瓷

以微米级SiC粉体为原料,利用冷冻干燥和原位反应烧结制备了具有层状孔道结构的SiC多孔陶瓷.XRD分析表明多孔陶瓷的主相是α-SiC,结合相是方石英;SEM观察到多孔陶瓷具有相互连通的开孔结构;多孔SiC陶瓷的总孔隙率和开孔隙率随固相含量和烧结温度的增加而下降.多孔陶瓷的孔径分布呈现双峰分布特点,大孔孔径峰值介于20～80 μm,小孔孔径峰值为0.5～0.9 μm.在原位反应烧结过程中,在1100℃以上SiC开始发生氧化形成SiO2结合的多孔SiC陶瓷,显著提高了陶瓷的压缩强度.随着烧结温度从1000℃提高到1500℃,固相含量为30vol%的多孔SiC陶瓷开孔率从68.9%下降到61.8%,压缩强度由5.5 MPa升至25.5 MPa.     

蔗糖调控下采用冰冻铸造法制备多孔陶瓷的微观组织与力学性能EI北大核心CSCD

基于冰冻铸造法,采用自主设计的定向凝固装置制备了孔隙率为66.79%的多孔Al2O3陶瓷,探究了不同蔗糖含量对多孔陶瓷微观组织形态的调控规律,发现蔗糖能将小面生长的冰晶改变成非小面生长,从而将层状多孔结构改变为蜂窝状结构,基于这一微观组织的改变和SEM表征,探究了蔗糖含量对多孔陶瓷力学性能的影响规律。结果表明：随着蔗糖含量的增加,多孔陶瓷的微观组织逐渐由层片状向蜂窝状转变,试样的抗压强度呈先升高后降低的趋势,蔗糖浓度由0%（质量分数）增加到1%时,抗压强度由18.90 MPa提高到22.24 MPa,并在蔗糖为含量时达到最大,为25.87 MPa,继续增大蔗糖浓度,抗压强度在蔗糖含量为7.5%和10.0%时分别下降到22.42和21.32 MPa。力学性能变化的原因在于：随着蔗糖含量的增加（0~5%）,层状多孔结构中陶瓷桥的数量增加,使其抗压强度升高;试样中,蜂窝状多孔区和层片状多孔区存在区域边界,边界能有效地限制裂纹在不同区域的扩展。     

过氧化氢/蒸馏水溶液冷冻干燥制备多孔羟基磷灰石陶瓷

采用过氧化氢/蒸馏水(H2O2/H2O)溶液结晶体为模板,通过冷冻干燥法及发泡技术制备了含有层状孔及球形孔两种孔型的羟基磷灰石(HA)支架。通过改变浆料中H2O2的含量来控制多孔陶瓷支架形貌,并对其生物性能进行分析。结果表明:当为纯水浆料时,多孔陶瓷平均片层间距为250~580μm;当H2O2/H2O中H2O2的含量为3%(体积分数,下同)时,多孔陶瓷中出现球形孔,球形孔径为180~410μm;当H2O2的含量增大至9%时,球形孔孔径可达300~1 000μm;H2O2含量为6%时多孔HA陶瓷支架的开孔孔隙率最大。体外模拟实验表明,球形孔及层状孔两种孔形HA陶瓷支架材料有利于细胞生长,材料表面细胞结构清晰,铺展形态良好。支架强度值符合骨组织工程中细胞支架材料的压缩强度要求。     

冷冻铸造法制备仿生梯度层状结构SiC多孔陶瓷

采用单向恒温冷冻铸造法制备出仿生梯度层状结构SiC多孔陶瓷.研究了水基SiC陶瓷浆料的初始固相含量和冷冻温度对SiC多孔陶瓷的微观结构(包括孔隙率、片层厚度和结构波长)及抗压强度的影响.随着离冷端距离的增加,层状多孔SiC骨架的片层厚度和结构波长均沿着冷冻方向增大.随着浆料初始固相含量的提高(20 vol.％～40 v...     

蔗糖调控下采用冰冻铸造法制备多孔陶瓷的微观组织与力学性能

基于冰冻铸造法,采用自主设计的定向凝固装置制备了孔隙率为66.79%的多孔Al_2O_3陶瓷,探究了不同蔗糖含量对多孔陶瓷微观组织形态的调控规律,发现蔗糖能将小面生长的冰晶改变成非小面生长,从而将层状多孔结构改变为蜂窝状结构,基于这一微观组织的改变和SEM表征,探究了蔗糖含量对多孔陶瓷力学性能的影响规律。结果表明:随着蔗糖含量的增加,多孔陶瓷的微观组织逐渐由层片状向蜂窝状转变,试样的抗压强度呈先升高后降低的趋势,蔗糖浓度由0%(质量分数)增加到1%时,抗压强度由18.90 MPa提高到22.24 MPa,并在蔗糖为含量时达到最大,为25.87 MPa,继续增大蔗糖浓度,抗压强度在蔗糖含量为7.5%和10.0%时分别下降到22.42和21.32 MPa。力学性能变化的原因在于:随着蔗糖含量的增加(0~5%),层状多孔结构中陶瓷桥的数量增加,使其抗压强度升高;试样中,蜂窝状多孔区和层片状多孔区存在区域边界,边界能有效地限制裂纹在不同区域的扩展。     

氧化铝纤维对多孔陶瓷载体性能的影响

通过添加适量的塑性剂和造孔剂,采用挤压成型的方式制成了氧化铝纤维增强多孔陶瓷.探讨了不同烧结温度和不同纤维含量对于多孔陶瓷性能的影响.随着烧结温度的提高和纤维含量的增加,样品的线收缩率不断减小,而气孔率和抗折强度先增加后减小.在900℃烧结后,纤维含量4％时,材料最大抗折强度最高并达到4.19Mpa,比基体材料提高了35％.氧化铝纤维的加入有效地解决了多孔陶瓷开裂的问题.     

聚空心球对氧化铝陶瓷性能的影响

研究了聚空心球直接添加或聚空心球作为多孔层对氧化铝陶瓷力学性能的影响。在1200～1550℃烧成温度范围内,随烧成温度升高,Al2O3晶粒长大,聚空心球与基体之间结合力增加,聚空心球在烧成温度为1550℃时变形,试样密度为2.84g/cm3,显气孔率为25.2%,抗压强度和抗弯强度最高。当层状陶瓷的聚空心球多孔层含量为60%（质量分数）,层厚比为5/2时,聚空心球的断裂方式由沿球断裂转变为穿球断裂,机械性能得到提高,断裂韧性最高为5.59MPa.m1/2。     

化学结合法低温制备氧化铝泡沫陶瓷的研究

以磷酸二氢铝为粘结剂、电熔α氧化铝粉末为原料、聚氨酯海绵为模板低温制备出了氧化铝泡沫陶瓷.研究了浆料固相含量对氧化铝泡沫陶瓷微观形貌、线收缩率、体积密度和抗折强度的影响.结果表明:随浆料固相含量的增加,烧成氧化铝泡沫陶瓷的通孔率逐渐降低、体积密度与抗折强度逐渐提高,线收缩率均低于1％.在浆料固相含量为60％时,可制备出体积密度为0.83 g/cm3、抗折强度为(2.21±0.43) MPa、通孔率优异的泡沫陶瓷.     

高表面积氧化铝泡沫陶瓷的制备及性能

以活性γ氧化铝粉为骨料、拟薄水铝石溶胶为黏结剂、聚氨酯泡沫海绵为模板,通过挂浆、干燥、烧成等工序制备了高比表面积氧化铝泡沫陶瓷,研究了陶瓷浆料中活性氧化铝含量对氧化铝泡沫陶瓷微观形貌、体积密度、开气孔率、抗折强度和比表面积的影响。结果表明:随浆料中活性氧化铝含量从30%增大到40%时,烧成泡沫陶瓷通孔率逐渐降低、孔径变小、孔筋变粗;体积密度从0.27g/cm~3增加到0.38g/cm~3;开气孔率从89%降低至79%;抗折强度从0.22MPa增大至0.59 MPa;而泡沫陶瓷的比表面积变化不大,约为160m~2/g左右。     

海藻酸钠凝胶法制备直通孔Al2O3陶瓷及负载BiOI光催化性能研究

多孔陶瓷具有耐腐蚀、耐高温、比表面积大等优异特性,在化工、催化剂载体、水处理方面具有广泛应用.本文采用海藻酸钠凝胶法制备了直通孔氧化铝多孔陶瓷,通过调控固相质量分数含量(10％,15％,20％,25％,30％)、海藻酸钠质量分数含量(1.5％,2％,2.5％,3％)、氯化钙浓度(1.5,2,2.5,3 mol/L)、烧...     

氧化铝泡沫陶瓷表面活性层的制备及性能研究

以拟薄水铝石溶胶为粘结剂、活性氧化铝粉末为骨料配制浆料,采用真空浸渍涂覆法在氧化铝泡沫陶瓷基体上制备了活性氧化铝层,研究了浆料配比与浸渍次数对氧化铝泡沫陶瓷微观形貌、体积密度、线收缩率、抗折强度及比表面积的影响。结果表明:适当提高浸渍浆料中的固相含量可有效降低涂覆层开裂;随着浸渍次数的增加,泡沫陶瓷的通孔率下降,体积密度与抗折强度均有所提高,而比表面积大幅提高,从原有泡沫陶瓷基体的0.17m~2/g提高至最大的35.16 m~2/g,抗折强度从基体的0.81±0.06 MPa提升至浸渍涂覆3次的1.36±0.13 MPa。     

直接发泡法制备氧化铝多孔陶瓷

为了改善多孔氧化铝陶瓷的性能,考察了陶瓷悬浮液的固含量、造孔剂和其他添加剂种类对生坯体和烧结体机械强度的影响。发现固含量由53％减少至45％和40％时,机械强度大大降低。当向料浆中添加7％三种不同类型的淀粉时,气孔率没有明显提高;当用Al（OH）3替代30％的Al2O3时性能也没有改善。但采用直接发泡法制备多孔隔热陶瓷（Al2O3固含量53％,无添加剂）,热导率与其他三种商用隔热陶瓷砖相比有优势,气孔率达到81％,机械强度达到15MPa。     

纤维素基造孔剂对多孔陶瓷微观结构及力学性能的影响

本研究分别以经过3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)改性的微晶纤维素(MCC)和浆粕纤维作为造孔剂制备高岭土基多孔陶瓷,通过测定孔径分布、显气孔率、断裂挠度和抗弯强度等来探讨两种造孔剂对多孔陶瓷微观结构及力学性能的影响规律。结果表明:(1)以用量10.0wt%以下的改性MCC为造孔剂可以制备出孔径主要分布在0.5~3μm的均匀孔隙结构,而以同样用量的改性浆粕纤维为造孔剂获得的孔隙结构尺寸则为1~8μm;(2)多孔陶瓷的显气孔率会随着改性MCC用量的提高而显著增加,利用20.0wt%的改性MCC可获得54.1%的显气孔比例,而以改性浆粕纤维为造孔剂制备的多孔陶瓷显气孔率提高速率则较慢;(3)以5.0wt%的改性MCC为造孔剂制备所得多孔陶瓷的断裂挠度和三点抗弯强度分别为1.9 mm和21.5 MPa,优于同等条件下以改性浆粕纤维为造孔剂制备的多孔陶瓷。