自1947年，G.N．Howatt首次提出流延成型法后，這項(xiàng)技術(shù)便迅速發(fā)展，成為目前大面積、薄平面陶瓷材料最有效的方法之一，為電子基板、多層電容器、多層封裝、壓電陶瓷等的生產(chǎn)提供了高效而可靠的解決方案。在流延成型過程中，一般在陶瓷粉料中加入溶劑、分散劑、粘結(jié)劑、增塑劑等成分，得到分散均勻、具有適當(dāng)高粘度和流動(dòng)性的穩(wěn)定漿料，在流延機(jī)上經(jīng)刮刀涂覆、制得要求厚度的陶瓷生胚，供后續(xù)進(jìn)一步使用。

隨著市場需求的不斷提升，科研人員不僅改善了傳統(tǒng)的有機(jī)流延成型技術(shù)，發(fā)展出了更環(huán)保的水基流延技術(shù)，還研究出了多種與先進(jìn)技術(shù)相結(jié)合的新型流延成型技術(shù)，如流延-溫壓成型工藝、凝膠流延成型工藝、等靜壓流延成型工藝、流延-冷凍法與相轉(zhuǎn)化流延法等一系列新型的流延工藝，更具針對性地實(shí)現(xiàn)多孔或致密陶瓷的制備，除了用于電子行業(yè)，還可用于制備燃料電池、多孔薄膜等，大大地?cái)U(kuò)展了流延技術(shù)的應(yīng)用范圍。

制備致密陶瓷的新型流延技術(shù)

流延成型獲得的流延膜素坯通常存在不夠致密，結(jié)構(gòu)松散的問題，制備大尺寸基板優(yōu)等品率低，要制備出致密性良好的陶瓷生坯可采用結(jié)合溫壓、等靜壓或有機(jī)單體聚合原理的新型流延技術(shù)

1、流延-溫壓復(fù)合成型工藝

流延溫壓工藝是由汕頭大學(xué)工學(xué)院的王雙喜教開發(fā)的一項(xiàng)新型流延技術(shù)，主要針對流延成型技術(shù)在制備大尺寸基板時(shí)致密度低、導(dǎo)致優(yōu)等品率低的問題。

這項(xiàng)技術(shù)是先利用常規(guī)的流延法制備陶瓷生帶，待干燥之后，剪裁成所需形狀，再將生坯片多層疊壓，在一定溫度下利用溫壓機(jī)進(jìn)行壓制，利用流延生帶中粘結(jié)劑的熱塑性，使得層與層之間的顆粒粉體在垂直壓力作用下重新排布連接，制備出高致密度的陶瓷生坯，實(shí)現(xiàn)了大尺寸氧化鋁陶瓷基板的可控變形收縮，優(yōu)等品率高。

流延-溫壓復(fù)合成型工藝流程圖

值得注意的是，王雙喜教授利用這項(xiàng)工藝制備陶瓷基板時(shí)，還采用了微納米級配混合粒徑粉體替代納米或微米單一粒徑粉體，在溫壓壓制時(shí)，小粒子填充大粒子形成的空隙，大小粒徑緊密堆積，形成更加良好的導(dǎo)熱通路，既降低了后續(xù)的燒結(jié)溫度，也保證了較高的導(dǎo)熱性。

流延-溫壓成型制備出的150×150mm大尺寸陶瓷流延基片

2、凝膠流延成型

水基溶劑流延體系雖然能夠克服有機(jī)溶劑體系環(huán)境污染嚴(yán)重、脫脂過程中坯體易變形開裂等問題，但也存在溶劑蒸發(fā)速率低、粘結(jié)劑含量高導(dǎo)致排膠時(shí)素坯收縮率大，致密度大幅度下降的問題。研究者通過將有機(jī)單體聚合原理引入到流延技術(shù)中，發(fā)明了同時(shí)結(jié)合水系和有機(jī)體系優(yōu)點(diǎn)的凝膠流延成型技術(shù)。

這項(xiàng)工藝通過將陶瓷粉體、分散劑和增塑劑均勻地分散于有機(jī)單體和交聯(lián)劑的溶液中，得到粘度低、固相含量高的漿料（>50vol%），然后加入引發(fā)劑與催化劑，引發(fā)有機(jī)單體聚合，提高了懸浮體粘度，從而使得粉體原位凝固成型，得到近乎無干燥收縮，并具有足夠強(qiáng)度、韌性的致密生坯體。

由于這項(xiàng)成型工藝采用了高固含量、低有機(jī)物使用量的陶瓷漿料，不僅提高了陶瓷坯體的強(qiáng)度和致密度，還減小了有機(jī)物溶劑對環(huán)境的污染影響，同時(shí)坯體的干燥過程與聚合成型同時(shí)進(jìn)行，避免了常規(guī)流延成型法干燥、脫脂階段的坯體開裂、易形成氣泡的問題。

3、等靜壓流延成型

流延等靜壓復(fù)合成型工藝是將流延成型工藝與等靜壓成型工藝相結(jié)合的一種新型流延成型工藝，與流延-溫壓復(fù)合成型類似，為了保留流延成型素坯的延展性，先采用傳統(tǒng)有機(jī)或水基流延成型技術(shù)將漿料流延成陶瓷生坯，在此基礎(chǔ)上將生坯疊片并采用等靜壓二次成型。利用液體介質(zhì)不可壓縮的性質(zhì)和均勻傳遞壓力的性質(zhì)，坯體在各個(gè)方向均勻受力，使得生坯收縮、減少其表面與內(nèi)部的孔洞，彌補(bǔ)了前一成型過程留下的致密度低、結(jié)構(gòu)松散等缺陷。

等靜壓流延成型流程示意圖

制備多孔陶瓷的新型流延技術(shù)

制備多孔陶瓷的流延成型方法主要有兩種思路：一是結(jié)合冷凍干燥法的流延-冷凍法，二是相轉(zhuǎn)化流延法。

1、流延-冷凍法

流延-冷凍法是將流延成型與冷凍干燥法相結(jié)合的一種制備大面積多孔結(jié)構(gòu)陶瓷材料的新型流延成型技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)是先將水基流延漿料流延得到生坯，但在干燥過程補(bǔ)并不是采用傳統(tǒng)的熱風(fēng)干燥方式，而是直接將流延機(jī)床移到凍結(jié)區(qū)，將漿料中的液相冷凍固化成冰，之后通過降低壓力方式使固化的冰直接升華而去除，從而在坯體中留下大量的孔隙，形成多孔結(jié)構(gòu)。

該技術(shù)由于可通過控制凍結(jié)條件和溫度來調(diào)整孔隙的形狀與大小，可制備出不同孔隙率的多孔坯體，目前國內(nèi)外研究者已利用這種工藝成功制備出了固體氧化物燃料電池的NiO-YSZ多孔陽極以及具有優(yōu)良光催化效應(yīng)的多孔Ti O₂厚膜。

采用流延冷凍法（冷凍溫度-45℃）制備的氧化鋁陶瓷生坯縱截面SEM圖

2、相轉(zhuǎn)化流延法

非溶劑相轉(zhuǎn)化法是工業(yè)上制備微孔膜最常用的方法，相轉(zhuǎn)化流延法通過將相轉(zhuǎn)化法與流延成型工藝有機(jī)結(jié)合，將流延成型的生坯迅速浸泡于非溶劑的凝固浴中，使生坯帶中溶劑與所浸泡的非溶劑在坯體與非溶劑中互相擴(kuò)散，當(dāng)交換擴(kuò)散到一定程度時(shí)，生坯成為了熱力學(xué)不穩(wěn)定的體系，發(fā)生相分離而導(dǎo)致沉淀，此時(shí)坯體中的添加劑包裹著陶瓷粉體析出并固化，從而制備出具有多孔結(jié)構(gòu)的陶瓷胚體。

雙側(cè)交換相轉(zhuǎn)化流延技術(shù)制備的平板膜斷面結(jié)構(gòu)

該方法工藝簡單，可以一步制備多孔微觀結(jié)構(gòu)陶瓷材料，同時(shí)對膜結(jié)構(gòu)調(diào)控手段非常多樣化，可實(shí)現(xiàn)對小分子有機(jī)物的濃縮、小分子有機(jī)物與鹽的分離以及單價(jià)鹽與多價(jià)鹽的分離等，在制備高通量、具有選擇性篩分特性的納濾陶瓷平板膜上具有顯著優(yōu)勢。

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