12月5日，歐洲陶瓷學會期刊在線發布了中國研究人員關于莫來石泡沫陶瓷制備的最新成果，論文以“Mulliteceramicfoamswithtunableporesfromdual-phasesolnanoparticle-stabilizedfoams”為題發表。

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

莫來石（3Al₂O₃.2SiO₂）由于具有熔點高、蠕變率低、熱傳導小等優異特性，常被用作耐火材料和高溫應用的結構材料,抗熱沖擊能力強。并且由于其介電常數小，莫來石也是一種很好的電子線路基板材料。但是，包括反應燒結、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石，都不能使其孔隙率達到80%以上，這限制了其性能和應用。當前研發焦點在于不犧牲其抗壓強度為前提，開發新型的高孔隙率的莫來石泡沫陶瓷工藝。

來自北京科技大學先進材料與技術研究所、清華大學材料科學與工程學院新型陶瓷與精細加工國家重點實驗室、中國地質大學（北京）水資源與環境學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建納米顆粒穩定泡沫，并制備出具有分級孔隙率的莫來石泡沫陶瓷。

與傳統使用的微尺度陶瓷顆粒相比，溶膠-NPs更有利于泡沫穩定性，產生具有層薄壁和小晶粒尺寸的多孔陶瓷，基于高孔隙率產生更大的抗壓強度。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性和部分熔塊有關。目前，單相氧化鋁和二氧化硅溶膠已被有效地用于生產納米顆粒穩定的泡沫，但是所制備的莫來石泡沫陶瓷并不能滿足高度多孔結構、均勻性和減小孔徑的期望。研究人員將溶膠納米顆粒進行表面疏水處理，通過改變玻璃料溫度和固體負載，研究人員創造了具有分層孔隙、增加的孔隙率、顯著的抗壓強度和降低的熱傳導的莫來石陶瓷泡沫，為了提高泡沫穩定性，在發泡過程中改變pH值以促進雙相溶膠NP穩定泡沫的膠凝，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發生聚集。

結論是，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℃的低溫下燒結時會保留干燥收縮引起的褶皺，導致比表面積高達94.4-219.2m2/G。所獲得的莫來石泡沫陶瓷在64.0%-87.0%的高開孔率下具有6.6-40.4MPa的較高抗壓強度，熱導率可低至0.10W/(m.K)，具有廣闊的應用前景輕質材料應用于廣泛的領域，包括隔熱、過濾器、生物支架、催化劑載體等。

編譯 YUXI

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