12月5日，歐洲陶瓷學(xué)會(huì)期刊在線發(fā)布了中國(guó)研究人員關(guān)于莫來(lái)石泡沫陶瓷制備的最新成果，論文以“Mulliteceramicfoamswithtunableporesfromdual-phasesolnanoparticle-stabilizedfoams”為題發(fā)表。

鏈接地址：https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2021.12.008

莫來(lái)石（3Al₂O₃.2SiO₂）由于具有熔點(diǎn)高、蠕變率低、熱傳導(dǎo)小等優(yōu)異特性，常被用作耐火材料和高溫應(yīng)用的結(jié)構(gòu)材料,抗熱沖擊能力強(qiáng)。并且由于其介電常數(shù)小，莫來(lái)石也是一種很好的電子線路基板材料。但是，包括反應(yīng)燒結(jié)、冷凍鑄造、泡沫或乳液模板、添加造孔劑法、凝膠注模和3D打印等工藝制備莫來(lái)石，都不能使其孔隙率達(dá)到80%以上，這限制了其性能和應(yīng)用。當(dāng)前研發(fā)焦點(diǎn)在于不犧牲其抗壓強(qiáng)度為前提，開發(fā)新型的高孔隙率的莫來(lái)石泡沫陶瓷工藝。

來(lái)自北京科技大學(xué)先進(jìn)材料與技術(shù)研究所、清華大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院新型陶瓷與精細(xì)加工國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）水資源與環(huán)境學(xué)院的研究人員首次提出，采用勃姆石溶膠和硅溶膠作為雙相溶膠構(gòu)建納米顆粒穩(wěn)定泡沫，并制備出具有分級(jí)孔隙率的莫來(lái)石泡沫陶瓷。

與傳統(tǒng)使用的微尺度陶瓷顆粒相比，溶膠-NPs更有利于泡沫穩(wěn)定性，產(chǎn)生具有層薄壁和小晶粒尺寸的多孔陶瓷，基于高孔隙率產(chǎn)生更大的抗壓強(qiáng)度。此外，泡沫陶瓷的比表面積也有所增加，這可能與提高熔塊反應(yīng)性和部分熔塊有關(guān)。目前，單相氧化鋁和二氧化硅溶膠已被有效地用于生產(chǎn)納米顆粒穩(wěn)定的泡沫，但是所制備的莫來(lái)石泡沫陶瓷并不能滿足高度多孔結(jié)構(gòu)、均勻性和減小孔徑的期望。研究人員將溶膠納米顆粒進(jìn)行表面疏水處理，通過(guò)改變玻璃料溫度和固體負(fù)載，研究人員創(chuàng)造了具有分層孔隙、增加的孔隙率、顯著的抗壓強(qiáng)度和降低的熱傳導(dǎo)的莫來(lái)石陶瓷泡沫，為了提高泡沫穩(wěn)定性，在發(fā)泡過(guò)程中改變pH值以促進(jìn)雙相溶膠NP穩(wěn)定泡沫的膠凝，使用具有恒定表面電荷和pH值的溶膠NP，以保證雙相溶膠的均勻混合而不會(huì)發(fā)生聚集。

結(jié)論是，采用雙相溶膠-NPs納米粒子有利于提高泡沫陶瓷的比表面積，在900℃-1100℃的低溫下燒結(jié)時(shí)會(huì)保留干燥收縮引起的褶皺，導(dǎo)致比表面積高達(dá)94.4-219.2m2/G。所獲得的莫來(lái)石泡沫陶瓷在64.0%-87.0%的高開孔率下具有6.6-40.4MPa的較高抗壓強(qiáng)度，熱導(dǎo)率可低至0.10W/(m.K)，具有廣闊的應(yīng)用前景輕質(zhì)材料應(yīng)用于廣泛的領(lǐng)域，包括隔熱、過(guò)濾器、生物支架、催化劑載體等。

編譯 YUXI

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