多孔陶瓷具有耐高溫、耐化學(xué)腐蝕、氣孔分布均勻、機(jī)械強(qiáng)度高和易于再可生等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于化工、石油、冶煉、紡織、制藥、食品、機(jī)械、水泥等各工業(yè)部門，作為過濾、分離、布?xì)?、化工填料、吸聲材料、催化劑載體換熱器材料、敏感元件和人工骨、齒根等材料，越來越受到人們的重視。
用于過濾的液體介質(zhì)一般為水、藥液、酒液、酸性液體、堿性液體、Y機(jī)溶液、污水、油、粘性流體等。由于各種過濾介質(zhì)的粘度、腐蝕性、雜質(zhì)粒子的大小，溫度及濾清要求等條件各不相同，因此，對(duì)多孔陶瓷的性能要求亦各不一樣。剛玉質(zhì)多孔陶瓷，是以不同型號(hào)的電熔剛玉或剛玉砂為骨料。制成的耐強(qiáng)酸、耐堿、高強(qiáng)、高溫的多孔材料，主要用于工作環(huán)境要求產(chǎn)品耐高溫(如1000℃以上)，耐冷熱急變，耐高內(nèi)壓(如從高壓反吹的預(yù)涂層過濾器)，而同時(shí)具有腐蝕性的條件下。碳化硅質(zhì)多孔陶瓷，是以碳化硅顆粒為骨料制成的耐強(qiáng)酸、耐高溫的多孔陶瓷元件，適用于強(qiáng)酸性高溫液體的過濾。鋁硅酸鹽質(zhì)多孔陶瓷，是以耐火粘土熟料、燒礬土、硅線石、藍(lán)晶石、紅柱石等為骨料，制成的耐中、酸性介質(zhì)，使用溫度可達(dá)1000℃的多孔陶瓷元件，適用于一般液體介質(zhì)的過濾。石英質(zhì)多孔陶瓷，是以石英砂、河砂為骨料、制成的耐中、酸性介質(zhì)的多孔陶瓷元件，適用于中、酸性液體介質(zhì)的過濾。還有以石英玻璃或普通硅酸鹽玻璃、糠灰、陶土、硅藻土、粘土熟料、蛇紋石及其它工業(yè)廢料、尾礦等各種原料制成的多孔陶瓷材料，視其原料不同，應(yīng)用于不同的工作條件。
各種多孔陶瓷均可制成不同孔徑范圍的產(chǎn)品，并可制成不同的尺寸和形狀，一般為管狀和板狀。由于多孔陶瓷的微孔結(jié)構(gòu)基本是由骨料顆粒堆積形成的，因此其孔道迂回曲折，并由于雜質(zhì)粒子向多孔陶瓷的慣性沖撞，多孔陶瓷對(duì)粒子流的阻攔、靜電吸引、吸附等，一般只要控制多孔陶瓷的最D孔徑為液體介質(zhì)中雜質(zhì)粒子大小的十分之一至幾十分之一，就可將雜質(zhì)粒子過濾掉，曾有使用最D氣孔直徑為0.45um的多孔陶瓷，可以除Q直至1毫微米的全部粒子的報(bào)道。但對(duì)過濾X菌的多孔陶瓷來說，由于X菌在過濾壓力下可變形，因此需控制多孔陶瓷孔徑比菌體直徑小。粘度較大的流體介質(zhì)，可在流體中加入適量的1mm左右的硅藻土顆粒作為助濾劑，以防Z多孔陶瓷很快堵塞。
多孔陶瓷可以濾除氣體中的灰塵顆粒、油污雜質(zhì)，水霧乃至X菌。一般氣體過濾用多孔陶瓷，最D孔徑為10~120pm左右，可用于過濾壓縮空氣、蒸汽、氯氣、氫氣、焦?fàn)t煤氣、二氧化硫、二氧化碳、甲烷氣、乙炔氣、五氧化二氮等氣體。
3多孔陶瓷作為布?xì)獠牧?/div>
布?xì)獠牧?，一是把氣體分散到液體之中，二是把氣體分散到固態(tài)物質(zhì)之中。前者如以活性淤泥法處理污水時(shí)，以多孔陶瓷將空氣均勻地分布于污水中，為好氣性微生物繁殖、生活提供良好的條件。后者如用于水泥、石灰、堿粉、氧化鋁等粉料輸送斜槽氣體分布，使粉料流態(tài)化，以利于粉料的輸送。使粉體流態(tài)化的空氣還可以同時(shí)用來加熱、干燥、冷卻粉體。
4多孔陶瓷作為隔膜材料
多孔陶瓷隔膜具有較高的耐腐蝕性和機(jī)械強(qiáng)度，以及高氣孔率、氣孔彎曲度和適宜的氣孔大小，槽電壓低等特性，使之成為極為優(yōu)良的電解隔膜材料。多孔陶瓷電解隔膜材質(zhì)多采用剛玉質(zhì)、石英質(zhì)、硅酸鋁質(zhì)、氧化鋁質(zhì)等，制品形狀為管狀或板狀，采用注漿法或軋膜法(板)成形。對(duì)于制備雙氧水用電解隔膜，其適宜的最D孔徑為1.5um左右，表1為幾種多孔陶瓷電解隔膜的性能。
另外用多孔陶瓷制成電池用的隔離板、隔離體或電解質(zhì)含浸體，可用于所有的一次電池、二次電池、燃料電池、熔融鹽電池，代替各種Y機(jī)元件，大大延長電池的使用壽命。如以B一A120:制品作鈉一硫電池隔板。
5.多孔陶瓷吸聲、消聲材料
當(dāng)聲波入射到多孔陶瓷時(shí)，由于聲波引起小孔中空氣的運(yùn)動(dòng)，緊靠孔壁的空氣受孔壁的影響不易動(dòng)起來，因?yàn)榭諝獾倪@種粘性，一部分聲能就轉(zhuǎn)變成R能，從而使聲波衰減。其次，由于小孔中空氣與孔壁之間的熱傳導(dǎo)而引起的熱損失，也使聲能得到衰減，從而達(dá)到吸聲降噪的目的。
多孔陶瓷吸聲材料一般由空心珍珠巖、高爐爐渣等輕質(zhì)硅酸鹽材料、氧化鋁、硅一氧化鋁、富鋁紅柱石等材料制成，其平均孔徑為10~600um，透氣率為1~40cm2.cm/ cm2秒·cmH20。假如使用時(shí)多孔陶瓷背后的空氣層厚度適當(dāng)，并符合噪音的頻率特征，就能有效地實(shí)現(xiàn)防噪目的。特別是由于多孔陶瓷吸聲材料具有優(yōu)良的耐大氣侵蝕性、耐火性、耐久性，并排水良好，不會(huì)因吸水而降低吸聲性能，因而是一種特別優(yōu)良的吸聲材料。
對(duì)于機(jī)械設(shè)備等產(chǎn)生的排氣噪聲，一般采用金屬網(wǎng)消聲器、塑料消聲器、粉末銅消聲器等進(jìn)行消聲降噪，山東工業(yè)陶瓷研究設(shè)計(jì)院研制成功的多孔陶瓷消聲器，屬國JS創(chuàng)，它不J有優(yōu)良的微孔性能，而且還具有耐高溫、耐化學(xué)腐蝕、抗熱沖擊以及耐濕等特點(diǎn)，可用于高溫有水蒸汽、有酸、堿腐蝕性介質(zhì)等上述幾種消聲器不能勝任的場(chǎng)所，且陶瓷消聲器成本低，原料來源廣泛，J為粉末銅和塑料消聲器成本的1/2~1/5，具有十分廣闊的發(fā)展前景。
多孔陶瓷消聲器由多孔陶瓷管和金屬配件組成。多孔陶瓷管一般以剛玉砂、礬土熟料砂、蛇紋石等為骨料，配以適當(dāng)?shù)臒o機(jī)粘接劑，經(jīng)搗打成形，于1000~1400℃高溫下燒制而成。多孔陶瓷消聲器適用于降低各種氣動(dòng)設(shè)備排氣噪聲和以蒸汽為熱源直接對(duì)液體(水和溶液)進(jìn)行加熱所產(chǎn)生的噪聲，減噪量可達(dá)25~45分貝。
6多孔陶瓷作為流體接觸功能材料在化學(xué)反應(yīng)、傳熱及物質(zhì)移動(dòng)等各種操作過程中，都存在流體接觸功能的問題，近年來發(fā)展起來的泡沫陶瓷、蜂窩陶瓷、薄壁波紋陶瓷等多孔陶瓷，作為流體接觸功能材料，顯示了其具有的優(yōu)良特性。
(1)泡沫陶瓷
泡沫陶瓷是一種容重很小(0.2~0.5g/ cm*)開口氣孔率很高(80~95%)、具有三維網(wǎng)絡(luò)陶瓷骨骼結(jié)構(gòu)和相互貫通氣孔的新型多孔陶瓷制品。除具有耐高溫、耐化學(xué)腐蝕這些多孔陶瓷固有的特性外，還因其特殊結(jié)構(gòu)而具有復(fù)雜的空腔和很高的比表面積10m2/g)，對(duì)流體的阻力損失小，其氣孔率、容重、阻力損失、透氣度可以用工藝方法進(jìn)行調(diào)整，孔徑在5~100孔/時(shí)的范圍內(nèi)。其材質(zhì)主要為英青石質(zhì)、氧化鋁質(zhì)、革青石--氧化鋁質(zhì)。革青石質(zhì)主要是為了提高制品的熱震穩(wěn)定性，氧化鋁質(zhì)則是為了提高其強(qiáng)度和耐熱性。隨著對(duì)制品耐熱性要求的提高，也開發(fā)了碳化硅質(zhì)、氮化硅質(zhì)、氧化鋁質(zhì)制品。
氣孔率很高的泡沫陶瓷，一般采用發(fā)泡法和浸漬法制備。相對(duì)于發(fā)泡法來說，用浸潰法制備的制品，其氣孔更加均勻，開口氣孔率較高，容重和流體阻力較小，透氣度更大。發(fā)泡法使用的發(fā)泡劑有聚胺酯類、環(huán)年樹酯、苯酚樹酯、尿素樹酯、聚乙烯、聚氧乙烯等。氣孔率一般可達(dá)60~80%，容重
0.4~1.2g/cm，比表面積10m2/g左右。浸漬法制造泡沫陶瓷的方法，通常是拿一塊多孔Y機(jī)泡沫塑料，例如聚胺基甲酸酯泡沫，在陶瓷泥漿中浸漬，并擠出多余的泥漿，然后干燥燒成。
泡沫陶瓷現(xiàn)在已經(jīng)開發(fā)了多種用途。如用于鋁及合金、銅及合金、鋅、球墨鑄鐵等金屬熔體的過濾，可以濾除其氧化皮和非金屬夾雜，基本消除因夾雜造成的鑄件缺陷，使鑄造成品率成信提高。目前，泡沫陶瓷實(shí)用化的研究領(lǐng)域之一是捕集從柴油發(fā)動(dòng)機(jī)排出的黑煙微粒的過濾器。用作這一用途的過濾器，除了要有良好的抗震動(dòng)的耐久性外，還要求具有相當(dāng)好的抗熱震穩(wěn)定性，以便能夠經(jīng)受當(dāng)煙塵堆積時(shí)，把過濾器迅速升溫至1000℃而對(duì)過濾器進(jìn)行的Z生處理。而在過濾器的壽命期限內(nèi)，這種Z生處理要F復(fù)進(jìn)行多次，無疑泡沫陶瓷是該過濾器的優(yōu)良選材。泡沫陶瓷的另一大用途是作催化劑載體，比如貴金屬Pd、PtRu、Rn及NiCo等催化劑的載體，用作乙烯氧氯法制備二氯乙烷的催化劑載體，還可以作為生物酶的載體。另外泡沫陶瓷還可以作為催化燃燒板、熱交換用基材，接觸反應(yīng)塔、氣體吸收塔等的填充材料，保溫、蓄熱材料，高溫氣體過濾器、布?xì)獠牧系取?/div>
(2)蜂窩陶瓷
蜂窩陶瓷具有蜂窩狀的結(jié)構(gòu)，其單元網(wǎng)眼通常為三角形、四角形、六角形等，單元網(wǎng)眼距為0.86~9.1mm，壁厚為0.15~0.8 mm，相應(yīng)的單元網(wǎng)眼數(shù)為600、400、300、200、100、90、36、18、12、7個(gè)/時(shí)2，斷面形狀有圓形、方形、橢圓形、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)跑道式等?？刹捎脭D出法、模壓法、金屬氧化法等成形，擠出法是適于大批量生產(chǎn)的成形方法。蜂窩陶瓷的材質(zhì)主要為英青石質(zhì)、莫來石質(zhì)、氧化鋁質(zhì)鋰鋁硅酸鹽質(zhì)、鈦酸鋁質(zhì)、氧化鋯質(zhì)等。
由于蜂窩陶瓷具有較大的幾何表面積和較小的體積比重及壓力損失，因此其最D用途是作為催化劑載體。單元網(wǎng)眼間距為085~2.0mm的英青石質(zhì)的可作為汽車排氣凈化用催化劑載體的基材;單元網(wǎng)眼間距為2.5~5.3mm的革青石質(zhì)的可作為C臭用催化劑載體的基材;單元網(wǎng)眼間距為6.6~
9.1mm的莫來石質(zhì)的可作為脫NOx催化劑載體的基材。草青石質(zhì)蜂窩陶瓷還可以作為柴油機(jī)碳煙過濾器，該過濾器是將蜂窩陶瓷的單元網(wǎng)眼兩端面相互交錯(cuò)封死，而利用多孔薄壁構(gòu)成的過濾器。當(dāng)氣孔率為35~55%平均孔徑控制在10~35um，其碳煙粒子捕集率可達(dá)40~95%。另外，蜂窩陶瓷還可以作為熱交換器用蓄熱體、熔融金屬過濾器、化工填料窯具及隔熱材料等。
(8)薄壁波紋陶瓷
薄壁波紋陶瓷是采用軋膜片相互粘接而成的。利用薄壁波紋陶瓷制成的陶瓷換熱器，熱效率>50%，節(jié)能在30~50%左右。可供陶瓷換熱器選用的材質(zhì)有SiC質(zhì)(包括SiC- Si)，Si,N質(zhì)(包括Sialon質(zhì))、英青石質(zhì)、莫來石質(zhì)及鋰輝石質(zhì)等。薄壁波紋陶瓷可以用于工業(yè)加熱爐用換熱器、氣體透平機(jī)用換熱器、汽車尾氣凈化用催化劑載體、化工填料、消煙除塵過濾板、H外線輻板、傳熱變換體及高溫熔融金屬過濾板等。
7多陶瓷敏感元件
主要用作濕度和氣體敏感元件，是由于多孔陶瓷存在大量氣孔，水蒸汽或氣體可以通過開口氣孔擴(kuò)散到陶瓷內(nèi)，吸附在晶體的表面，使(半導(dǎo)體)陶瓷的電導(dǎo)率產(chǎn)生顯著變化，從而制成濕度傳感器和氣體傳感器。多孔陶瓷敏感元件的陶瓷體是由顆粒大小處于一定范圍的陶瓷粉料，外加特殊的成形結(jié)合劑和增塑劑等，用壓力、軋膜、流延或注漿等方法成形，然后在合適的燒成條件下燒制而成的。適于作敏感元件的材料很多，如適于作濕敏元件的LiC1、P208 Zn0-Li,0、Tio NiFe0、Zn0、 A1:03、Fe:03、Cr:03、BaTio;等。適于作氣敏元件的Sn02、Zno、-Fe203、 LaNiO(La，Sr)Co0、TiO:、Ca0- Mg0、穩(wěn)定化氧化鋯等。由于陶瓷材料的化學(xué)組成和顯微結(jié)構(gòu)，可以通過原料的選擇、配F的調(diào)整、工藝條件的改變等加以控制，而使其適應(yīng)各種需要，同時(shí)陶瓷傳感器靈敏、準(zhǔn)確，加之陶瓷制造工藝簡單，便于批量生產(chǎn)，價(jià)格便宜，因此有著發(fā)展前景。
8物多孔陶瓷材料
多孔陶瓷作為生物醫(yī)學(xué)工程材料，需具有與生物體親和性好、W毒、無致癌性等特性。用人工合成的磷酸三鈣，羥基磷灰石等陶瓷材料，是一種結(jié)構(gòu)和無機(jī)礦物成份與T然骨非常接近的陶瓷材料，且對(duì)生物體W毒性，并與生物體親和性相當(dāng)好。采用磷酸三鈣多孔陶瓷作為人造骨置換材料，將其植入骨缺損部位，新S骨則漸漸進(jìn)入多孔陶瓷孔涼內(nèi)，慢慢將多孔陶瓷吸收，最終，這種確酸三鈣多孔陶瓷將完全被新S骨取代，生物體內(nèi)不殘留任何異物。將Ti、Ta等金屬外側(cè)包一層磷酸三鈣陶瓷和磷酸酯的復(fù)合材料作為人造齒根，并在金屬外露的一端頂部裝上假牙，就可制成人造牙齒。羥基磷灰石多孔陶瓷作為骨置換材料，用來修補(bǔ)頭蓋骨、下顙骨、大腿骨、上腕骨、脛骨和脊椎骨等已獲成功，植入皮下能夠長期固定，且不易G染。羥基磷灰石也可以作為人造齒根。
由于多孔陶瓷獨(dú)J的多種優(yōu)良特性，隨著微孔結(jié)構(gòu)控制技術(shù)的進(jìn)步，確信多孔陶瓷的應(yīng)用范圍會(huì)不斷擴(kuò)大。
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