保溫隔熱材料在航空、航天、能源、化工等眾多工業領域被廣泛應用，高強度和低熱導率隔熱材料的研發是當前重要的科研方向。多孔陶瓷具有較強的化學穩定性、密度小、耐熱性高、比表面積大、有較強的抗熱沖擊性等特點。同時多孔陶瓷材料中分布的氣孔，極大的降低了材料的熱導率，使多孔陶瓷材料擁有優良的保溫、隔熱性能。目前，多孔陶瓷材料已經廣泛應用于國民生產領域，如保溫隔熱、降噪等。

制備方法

那么多孔陶瓷有哪些制備方式呢，接下來就讓我們一起來了解多孔陶瓷的制備方法。

（1）添加造孔劑法

添加造孔劑法即在陶瓷漿料中添加造孔劑，并使造孔劑和陶瓷漿料盡可能分散均勻，通過不同工藝成型，然后在高溫燒結過程中除去坯體中的造孔劑，留下相應孔洞，獲得多孔預制體。該工藝的優點在于可以任意調整造孔劑的添加量，進而控制多孔陶瓷的孔隙率的高低，從而達到調節導熱系數的目的，且制備工藝簡單，易于規?；a。但由于陶瓷配料和造孔劑粒度通常不一致，致使在混合時很難使造孔劑分散均勻，導致多孔隔熱材料的內部孔隙分布不均勻。該工藝關鍵之處在于選用造孔劑的種類、性質和用量。

（2）模板法

模板法是將制備好的有機物多孔結構模板浸漬在陶瓷懸浮液或陶瓷前驅體溶液中，經過干燥、燒結或其他手段將有機模板去除以獲得多孔陶瓷的制備工藝，這種制備方法簡單靈活，多用于制備大孔，且坯體由預先制備好的有機泡沫網絡骨架成型，其中的孔結構與模板基本保持一致，孔結構直觀，可設計。該法的缺點是在有機物劇烈燃燒熱解的過程中常常會出現開裂現象，導致坯體坍塌，需要很慢的升溫速率，且燒除有機泡沫模板的過程中會產生大量的有毒氣體，會導致大氣污染。

采用不同模板制備出的多孔陶瓷SEM圖

（3）泡沫法

泡沫法即在陶瓷配料中添加有機或無機發泡劑、催化劑，充分混合均勻后，經過熱處理使得添加物揮發，在坯體內產生泡沫，經干燥和燒結處理制得多孔隔熱材料。該制備方法的優點是制備效率高、形成的氣孔完全封閉，并且密度極低；缺點在于對制備工藝條件需把控精準，發泡過程無法控制使孔隙難以調控，在制備過程中容易因發泡造成坯體破裂或粉化。

使用泡沫法制備的多孔陶瓷SEM圖

（4）凝膠注模法

凝膠注模法首先要將有機單體和去離子水按一定配比混合均勻，然后往其中添加如適量分散劑、交聯劑混合均勻得到預混液；再向預混液中添加入陶瓷粉料，充分攪拌均勻；最后加入適量引發劑和催化劑促使有機單體發生聚合反應，料漿凝固形成坯體，在經過干燥、高溫燒結后處理制得多孔陶瓷。該方法的優點是制備過程操作方便，適合批量生產，對環境無污染性，但是在干燥過程中容易因為溫度設置不當造成坯體起皮或者開裂。

使用注凝法制備的多孔陶瓷SEM圖

（5）冷凍干燥法

冷凍干燥法首先將漿料進行低溫處理，使漿料中的液態水形成固態冰；然后對其高溫干燥，干燥過程中隨著溫度的升高固態冰升華成氣體排出，在坯體中形成一定的孔洞結構；再經過高溫燒結處理后制得多孔陶瓷。該工藝的最大優點是無污染，制品孔隙率高達90%，制備過程簡單，屬于低成本工藝，具有廣闊的發展前途。

多孔陶瓷的應用

多孔陶瓷不僅可以應用于保溫隔熱領域，在其他領域中也能見到他的身影。

（1）隔熱材料

傳統陶瓷材料的熱導率較低，可被用作隔熱材料。多孔陶瓷的多孔結構內充斥的氣體，致使多孔陶瓷的隔熱性能進一步加強。目前，1600℃的傳統氣爐和高溫電爐中已廣泛使用多孔陶瓷作為隔熱材料；在神舟系列飛船、長征系列火箭中，多孔陶瓷與金屬隔熱材料等組成的多層隔熱材料得到了很好的應用；航天飛機的隔熱外殼是由抽成真空的多孔陶瓷組成的，真空多孔陶瓷是目前世界最好的隔熱材料。

（2）催化劑的載體

多孔陶瓷的氣孔結構優且數量多，比表面積大，作為催化劑載體能夠增大催化劑與反應物的接觸面積，提高催化效率與速度。具有吸附能力強，熱穩定性好的特點，可以延長催化劑的使用壽命，降低使用成本。因此，多孔陶瓷是催化劑載體的理想材料，廣泛應用于汽車尾氣凈化以及無機和有機的生產領域。隨著中國氣體排放標準越來越嚴格，生物、醫學等領域的高速發展，多孔陶瓷作為催化劑載體的應用領域也會更加廣泛。

陶瓷催化劑載體

（3）過濾、分離和提純

多孔陶瓷作為一種過濾、分離和提純的新型材料，具有使用壽命長、抗微生物能力強、耐腐蝕、耐高溫、可重復使用的特點。在使用要求苛刻的領域中，多孔陶瓷得到了廣泛的應用，如過濾牛奶、液固分離、熔融金屬去除雜質、工業廢水凈化等。

微孔陶瓷過濾管

（4）吸音材料

在聲波的傳播過程中，多孔陶瓷作為聲音屏障，能夠改變聲波的傳播方向，使聲波被限制在空腔內。空腔內聲波引起空氣的振動和克服空氣摩擦做功轉化為熱能，大幅降低聲音的能量。多孔陶瓷相比于無機纖維具有力學性能強、不易受潮、環保等優點；相比于泡沫玻璃和金屬吸聲材料具有價格相對較低的優點。賀瑞飛等以高爐煉鐵水淬渣原料壓制的多孔陶瓷平均吸音系數高達0.70以上，具有良好的吸音效果?？梢娫谖纛I域，多孔陶瓷有一席之地。

陶瓷吸音板

（5）燃料電池材料

多孔陶瓷在燃料電池中可作為陰極材料，為氧氣提供輸送通道和活化位點，提高反應效率。與此同時，多孔陶瓷能夠在燃料電池的高溫下穩定工作，且為熱量的散失提供通道。上述多孔陶瓷的優勢提高了燃料電池的性能并能延長其壽命，使得多孔陶瓷在燃料電池中的應用將會成為一個研究熱點。

陶瓷燃料電池

（6）生物材料

多孔生物陶瓷具有生物相容性良好，與骨組織結合好，無排異反應的優點，在術后空腔恢復、改善血管生成能力以及促進骨修復等醫學領域都得到了很好的應用。此外，多孔陶瓷具有的孔結構，方便加載藥物，其耐久性能夠起到長時間的支撐作用。因而，多孔陶瓷在醫學生物領域有重大的研究價值。

生物陶瓷材料

目前,多孔陶瓷在工業和民用領域已經有了廣泛的應用。相信不遠的將來,性能更加優異的多孔陶瓷會在其他專業領域發揮更大的作用。

參考來源：

（1）工業鋁灰資源化制備多孔Al₂O₃工藝研究，李青達。

（2）新型耐高溫隔熱復合板快速制備及性能研究，任超群。

（3）有序孔結構多孔陶瓷的制備及其性能研究，盧舒欣。

（4）多孔陶瓷的性能及其應用，周愛萍，魏春成，李培江，張帥，張忠亞，馬雪飛。

（5）一種發泡注凝成型-碳熱還原反應燒結制備鐵尾礦多孔陶瓷的方法，周洋，劉曉倩，劉旭鋒，李潤豐，張成，李翠偉，李世波，黃振鶯，于文波，翟洪祥。

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