泡沫陶瓷，顧名思義就是一種與“泡沫”很相似的多孔陶瓷材料，孔徑從納米級到微米級不等，氣孔率在20%~95%之間，使用溫度為常溫~1600℃。

由于具有高比面積、高氣孔率、低密度、低熱傳導系數，對液體和氣體介質有選擇透過性，并具有能量吸收和阻尼特性等優異性能，因此泡沫陶瓷被廣泛用于熔融金屬過濾、 催化劑載體、生物功能材料和吸聲材料等領域，有關其制備工藝的研究也成為國內外學術界的熱點。

近年來，一種綠色環保型的發泡陶瓷制備工藝逐漸受到人們關注，那就是“蛋白發泡工藝”。只看名字你可能會先想到做蛋糕的必要步驟——打發蛋白（就是下圖），其實兩者的原理確實是差不多的，都是利用蛋白質天然的發泡功能，用來增加產品的松軟度和形成不同的結構。

插播一個小科普——為什么蛋白質可以“發”起來？

蛋白質是由氨基酸以“脫水縮合”的方式組成的多肽鏈經過盤曲折疊形成的具有一定空間結構的物質。這些蛋白質分子在蛋清中的存在形態是卷曲的，如果把蛋白質拉長了，你就會發現蛋白質分子其實是由一條長長的肽鏈組成，它們同時具有親水親油基團，能吸附于水和空氣的界面，親水基團與水分子接觸，親油基團與空氣接觸。

當攪拌器不停的在蛋清中攪拌的時候，打蛋器就會逐漸拉扯蛋白質分子，將“卷曲”的蛋白質拉開，把里面的疏水基團暴露出來。當很多疏水基共同擠一個空氣分子的時候，就行成了內部空氣、外部是蛋白質分子的氣團，氣團外部的親水基和水共同構成了氣團的外壁，這樣一個蛋白質氣球誕生了。打發的過程就是產生蛋白氣球的過程。打發的越多，越多的蛋白質被打開，從而與空氣行成氣團。這些氣團組合成宏觀的物理表現就是我們看到的蛋白被打發，體積變大，變大的體積其實就是增加的很多空氣分子。

同樣的，當蛋白質用于陶瓷的發泡時，機械攪拌產生的氣泡就能穩定地保留在陶瓷漿料中。這個過程主要包括以下幾步：

①首先，蛋白質分子擴散到氣-液界面；

②其次，蛋白質分子在氣-液界面的取向排列；

③最后，蛋白質分子形成黏性的氣-液界面膜。在氣-液界面黏性膜形成以后，為了降低系統總的吉布斯自由能，陶瓷粉體顆粒會吸附在氣-液界面蛋白質分子所形成的黏性膜上。當改變泡沫漿料的溫度或者 pH值時，蛋白質分子局部肽鏈之間會發生不可逆的相互作用，使蛋白質的構像發生不可逆的變化，即蛋白質的變性，固定泡沫漿料的三維立體網絡結構，隨后經干燥、低溫燒除蛋白質、高溫燒結陶瓷等步驟可制備泡沫陶瓷。如圖為蛋白質發泡法制備泡沫陶瓷的原理示意圖。

膠體粒子直接發泡法

蛋白發泡法的優勢與局限

與傳統的發泡方法相比，蛋白發泡法具有來源廣泛，環境友好，分解不產生有毒氣體；與水相容性好，有利于陶瓷漿料保持穩定；兼具發泡、粘結和固化作用等優點。但要注意的是，這種方法也有一定的局限性，尤其是在泡沫陶瓷粉體固相含量較高或較低時——固相含量較高時，陶瓷漿料粘度較高，流變性較差，成型后樣品的微觀結構均勻性較差，同時，由于水分較少，發泡過程受到限制，導致發泡不充分，樣品的孔隙率較低；固相含量較低時，發泡較劇烈，樣品的開孔率較高，干燥時體積收縮較大，樣品易開裂。

目前可通過加入添加劑的方法來解決上述問題，環境良好型的蔗糖和淀粉都是很不錯的選擇。其中蔗糖分子既能以氫鍵的形式實現分子間締合，從而形成網狀結構，又能與水分子中的氫原子形成氫鍵。以蔗糖為發泡劑制備泡沫陶瓷材料時，在固化后的干燥過程中，由于陶瓷漿料中氫鍵作用的存在，水分揮發過程變緩，固化后的陶瓷坯體收縮較慢，開裂風險降低。

蛋白發泡法制備的氧化鋁泡沫陶瓷

此外，蔗糖在陶瓷漿料中形成的網狀結構還能在一定程度上增加坯體強度和發泡均勻性；燒失蔗糖時留下的空隙可以調節氣孔的結構。蔗糖作為粘結劑，可增加坯體的強度，提高可加工性能，加入蔗糖可降陶瓷低漿料粘度，提高漿料流變性。

資料來源：

蛋白發泡工藝制備泡沫陶瓷及其性能研究，柴宇新。

蛋白質發泡制備氮化硅泡沫陶瓷吸聲材料研究，殷劉彥。

蛋白質發泡法制備多孔氧化鋯陶瓷劉海燕，劉家臣，張鵬宇，宋憲瑞，門榮磊。

粉體圈 NANA