中國粉體網(wǎng)訊  ZrO₂多孔陶瓷除了具有熔點(diǎn)高、硬度大、熱導(dǎo)率低、熱穩(wěn)定性好和高溫蠕變小等特性，同時(shí)還具備多孔陶瓷密度小、強(qiáng)度大、氣孔率高、比表面積大、對流體自擾性強(qiáng)及過濾吸附性好等特點(diǎn)。

此外，ZrO₂的馬氏體相變可起到相變增韌、微裂紋增韌和彌散增韌等增韌效果，可極大地提高多孔陶瓷的韌性和強(qiáng)度。

制備方法

依據(jù)造孔機(jī)理的不同，可將ZrO₂多孔陶瓷的制備方法分為以下四類：即顆粒堆積法、模板復(fù)制法、犧牲模板法和直接發(fā)泡法。通常，制備ZrO₂ 陶瓷的過程包括陶瓷顆粒均勻混料、素坯成型、素坯干燥和多孔陶瓷燒結(jié)等環(huán)節(jié)。

（a）顆粒堆積法；（b）模板復(fù)制法；（c）犧牲模板法；（d）直接發(fā)泡法

顆粒堆積法

顆粒堆積法是在眾多制備ZrO₂多孔陶瓷方法中，最為簡單和直接的方法。在素坯成型過程中，ZrO₂顆粒和添加劑（燒結(jié)助劑、粘結(jié)劑等）均勻混合在一起，由于空間位阻作用使得粉體顆粒之間存在孔隙。在燒結(jié)過程中，粉體顆粒之間較小的孔隙，會通過體積收縮和晶粒擴(kuò)散消除，而部分較大的孔隙未能排除，于是構(gòu)筑成ZrO₂多孔陶瓷的孔結(jié)構(gòu)。

模板復(fù)制法

犧牲模板法

犧牲模板法是制備輕質(zhì)、高強(qiáng)和隔熱多孔陶瓷的一種有效方法。在制備多孔陶瓷過程中，陶瓷顆粒或者前驅(qū)體組成連續(xù)基質(zhì)相，與犧牲模板相均勻混合在一起，最后通過熱處理或者酸堿腐蝕處理，犧牲相將會去除使得塊體內(nèi)部形成多孔結(jié)構(gòu)。

直接發(fā)泡法

直接發(fā)泡法能夠制備開孔和閉氣孔的多孔陶瓷，該工藝的基本過程包括：第一、通過物理或者化學(xué)的方法使陶瓷漿料或者前驅(qū)體溶液產(chǎn)生氣泡；第二、將漿料中的氣泡穩(wěn)定下來，然后使?jié){料固化得到多孔素坯；第三、多孔素坯干燥或者脫膠后，再經(jīng)過燒結(jié)得到多孔ZrO₂陶瓷。

氧化鋯多孔陶瓷的應(yīng)用

在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用

在催化領(lǐng)域的應(yīng)用

氧化鋯是一種獨(dú)特的氧化物，不僅具有酸性中心和堿性中心，還具有氧化性和還原性，與催化劑活性組分容易產(chǎn)生較強(qiáng)的相互作用。多孔ZrO₂陶瓷可以用做一種優(yōu)良催化劑和催化劑載體。利用全穩(wěn)定氧化鋯具有較高的氧離子電導(dǎo)率的特性，可以實(shí)現(xiàn)ZrO₂多孔陶瓷在氧傳感器和固體燃料電池電介質(zhì)等功能材料領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用。

在保溫隔熱領(lǐng)域的應(yīng)用

ZrO₂多孔陶瓷結(jié)合了陶瓷材料和孔隙結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，在保溫隔熱方面應(yīng)用廣泛。比如，航天飛行器和工程結(jié)構(gòu)材料(如渦輪機(jī)葉片、噴氣式引擎等)在惡劣的環(huán)境中需要特殊的材料給予保護(hù)。這些保護(hù)層材料不僅要使被保護(hù)材料不受腐蝕、磨損和沖蝕，還要起到隔熱的作用。將氧化鋯基材料制成多孔陶瓷可進(jìn)一步降低熱導(dǎo)率，減小密度。同時(shí)，多孔陶瓷中的孔結(jié)構(gòu)還可以緩解熱膨脹不匹配造成的應(yīng)力。

在過濾方面的應(yīng)用

氧化鋯陶瓷過濾片最高使用溫度1760℃，廣泛用于過濾各種鑄鋼件和大型鑄鐵件，高溫母合金及航空鑄件，磁性材料，銅鎂合金連鑄造和有色金屬合金低壓鑄造領(lǐng)域。

參考來源：

[1]艾建平等.輕質(zhì)、高強(qiáng)、隔熱的多孔ZrO₂陶瓷制備工藝研究進(jìn)展

[2]汪長安等.輕質(zhì)、高強(qiáng)、隔熱多孔陶瓷材料的研究進(jìn)展

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/山川）

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