泡沫陶瓷

泡沫陶瓷材料的發展始於20世紀70年代,是一種具有高溫特性的多孔材料。其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℃。

名稱

泡沫陶瓷

內容

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１９８４年，在洛杉磯的一個藥劑實驗室里，化學家哈納·克勞斯正在研究一種用於宇航容器的石膏配方。他無意中把一杯啤酒當作蒸餾水倒進一個裝有粉狀石膏、粘土和多種化學藥品的燒杯里。瞬間，這些混合物產生了泡沫，不到３０秒鐘便結成了硬塊。克勞斯賣掉了他在塞利維亞的產業，將退休金及擁有的一切都用來進行泡沫陶瓷的試製。他在實驗室中反覆研究他的新發現，用石膏、石灰珠層岩、硫酸鹽與啤酒進行試驗，看能否發現新的特性。結果有一種配方製成的泡沫陶瓷密度為水泥的兩倍，而重量卻只有水泥的１／５。另一種配方製成的泡沫陶瓷則能抵抗雷射產生的２３１６℃的高溫，長達一個多小時。還有一種配方製成的泡沫陶瓷，可省去昂貴而麻煩的窯爐上釉工藝，只須用噴燈照射２０分鐘，即可釉光鋥亮。泡沫陶瓷也稱啤酒陶瓷、啤酒石，它重量輕，防火，無毒，本身有釉光，耐高溫，製作工藝簡便，可廣泛用於建築業和耐高溫機械製造業等領域。

類別

泡沫陶瓷一般可以分為兩類,即開孔(網狀)陶瓷材料以及閉孔陶瓷材料,這取決於各個孔穴是否具有固體壁面。如果形成泡沫體的固體僅僅包含於孔棱中,則稱之為開孔陶瓷材料,其孔隙是相互連通的;如果存在固體壁面,則泡沫體稱為閉孔陶瓷材料,其中的孔穴由連續的陶瓷基體相互分隔。但大部分泡沫陶瓷既存在開孔孔隙又存在少量閉孔孔隙。一般來說孔隙的直徑小於2nm的為微孔材料;孔隙在2～50nm之間的為介孔材料;孔隙在50nm以上的為宏孔材料。

國外發展概況

自1978年美國發明了利用氧化鋁、高嶺土等陶瓷料漿成功研製出泡沫陶瓷,用於鋁合金鑄造過濾之後,英、日、德、瑞士等國家競相開展了研究,生產工藝日益先進,技術裝備越來越向機械化、自動化發展,已研製出多種材質,適合於不同用途的泡沫陶瓷過濾器,如A12O3、ZrO2、SiC、氮化矽、硼化物等高溫泡沫陶瓷,有的還加入了一定的礦物,如莫來石、堇青石、粉煤灰、煤矸石等,產品已系列化、標準化,形成了一個新興產業。

我國發展狀況

我國在20世紀80年代初開展泡沫陶瓷研究工作。近20年來,先後有十幾家科研機構和廠家報導了泡沫陶瓷製品的研究。但是我國的泡沫陶瓷從整體技術水平上與國外相比還有一定的差距。泡沫陶瓷是具有三維空間網架結構的高氣孔率的多孔陶瓷體,其造型猶如鋼化了的泡沫塑膠或瓷化了的海泡沫陶瓷的分類材料類型骨料耐蝕性溫度(℃)高矽質矽酸鹽材料瓷渣耐水性,耐酸性700鋁矽酸鹽材料粘土熟料耐弱鹼,耐酸性1000剛玉金剛砂材料電熔剛玉耐水性,耐酸性1600硅藻土質粘土耐水性,耐酸性低溫綿體。由於它具有氣孔率高、比表面積大、抗熱震、耐高溫、耐化學腐蝕及良好的機械強度和過濾吸附性能,可廣泛套用於熱交換材料,布氣材料,汽車尾氣裝置,淨化冶金工業過濾熔融態金屬,熱能回收,輕工噴塗行業,工業污水處理,隔熱隔音材料,用作化學催化劑載體,電解隔膜及分離分散元件等。

套用

近年來,多孔陶瓷的套用領域又擴展到航空領域、電子領域、醫用材料領域及生物化學領域等。多孔陶瓷的廣泛套用已引起了全球材料界的高度重視,因此,製備高強度、孔徑均勻、性能穩定、高度有序的泡沫陶瓷體,拓寬和開發泡沫陶瓷在國內各行業中的套用,無疑是十分必要的。