membranes have been increasingly used in separations. The paper review types, definition, preparation applications and prospects of porous ceramics. Keywords: porous ceramic；preparation technology；application
作为多孔陶瓷传感器的湿敏和气敏元件。其原理是当将微孔 陶瓷置于气体或液体介质中时。介质中的某些成分被轻质烧结体 吸附或与之发生反应。使微孔陶瓷的电位或电流发生变化。从而 检测出气体或液体的成分。多孔陶瓷传感器耐高温、耐腐蚀、可 以适用于许多特殊场合，而且制造工艺简单，测试灵敏、准确。 此外，由于多孔陶瓷具有独特性质，近年来，在金属铸造、核电 工业、食品加工、生物技术等领域也展开了广泛的应用研究，并 取得了明显的效果，相信随着科学技术的不断进步。各种类型和 用途多孔陶瓷材料会相继问世。
多孔陶瓷材料是以气孔为主相的一类陶瓷材料[1]。其主要是 利用材料中孔洞结构与材质相结合而具有的独特性质来达到所需 要的功能。该陶瓷具有热导率低、比表面积大、硬度高、耐磨损、 耐高温、抗腐蚀等优良性能。其应用遍及环保、能源、化工、生 物、航空、电子及医用材料等多个领域；可作为过滤、分离、吸 音、隔热、敏感材料、生物陶瓷及催化剂载体等，在国民经济发 展中起到重要作用。正是由于其优良的性能及广泛应用，多孔陶 瓷引起了材料科学界的极大兴趣得到了迅速的发展。
艺流程为：原料合成混合挤出成型千燥烧成成品。该工艺制成的 多孔陶瓷体气孔尺寸、形状、孔隙率均匀，适宜批量生产，但难 以制造小孔径制品是这项工艺的缺点。在生产过程中，挤出成型 模具的制作是核心技术。目前，我国生产使用的蜂窝陶瓷挤出成 型模具达到了 400 孔／in2 的规格。而美国、日本已开发出 600～ 900 孔的高密度、超薄型蜂窝陶瓷模具。
制备工艺以及应用和最后对其的发展趋势进行了展望。
[关键词]多孔陶瓷；制备工艺；运用
[中图分类号]TQ
[文献标识码]A
[文章编号]1007-1865(2012)01-0049-02
Research Progress in Porous Ceramic Membranes
Fang Chunhua, Tao Wenliang (College of Chemical Engineering, Guizhou University, Guiyang 550003, China)
表 1 制备多孔陶瓷材料的常用工艺的比较 Tab.1 Contrast of Preparation of porous ceramic materials
commonly used process
成型 方法
孔径
气孔 率/%
优点
缺点
应用实例
添加造 孔剂的 方法
10 µm
0
采用不同的成 型方法可以制 的形状复杂、 各种气孔结构
1.2 有机泡沫浸渍工艺 有机泡沫浸渍工艺是 Schwartzwalder 在 1963 年发明的，用有
机泡沫浸渍陶瓷浆料，干燥后烧去有机泡沫，从而制成多孔陶瓷
体。由于有机泡沫体是开孔的三维网状骨架结构，制好的料浆涂
覆在泡沫体上，在烧掉有机泡沫后形成的孔隙呈网眼型。该工艺
能制备出高强度、高气孔率的制品，但不能制造小孔径闭气孔制
率为 100 %。在国内，山东工业陶瓷设计院研制的孔径为 413 的 微孔陶瓷，对总菌数为 31500，大肠菌群小于 230 的原水处理后， 得到的处理水水质也优于国家饮用水标准[6]。
2.1.2 在废水处理中的应用 近年来，由于全球水资源紧缺，将陶瓷膜分离技术应用于废
水的处理和再利用显得更加重要。从材料特点考虑，由于陶瓷膜
Abstract: Recently, because of their advantageous properties in thermal, chemical and microbiological resistances and ease of cleaning, porous ceramic
1.5 冷冻干燥工艺 冷冻干燥工艺的特点是将陶瓷浆料进行冷冻，使溶剂从液相
变成固相，在干燥过程中，通过降压使固相冰直接升华成气相而
让溶剂排出．这样就留下了开口多孔结构。经烧结后可以得到多
孔陶瓷。在冷冻过程中，冰在溶剂的形成方向可以实现单向控制。
因此，可以获得气孔呈定向排列的多孔结构。通过冷冻干燥制备
1.6 Gel—Casting 工艺 美 国 橡树 岭 国家 实 验室 首次提 出 了凝 胶注模 工 艺 (Gel —
Casting)，它是一种被广泛应用的新型成形方法。这种新的成形技 术采用非孔模具，利用料浆内部或少量添加剂的化学反应作用从
而使陶瓷料浆原位凝固形成坯体，获得具有良好微观均匀性和较
高密度的素坯，从而显著提高材料的可靠性。Gel—Casting 工艺 可以使悬浮体泡沫化而且能使液体泡沫原位聚合固化。作为制备
在城市生活中，噪音是一种重要的污染。多孔陶瓷具有丰富 的孔隙，当声波传播到多孔陶瓷上时，在网状的孔隙内引起空气 的振动。进而通过空气与多孔陶瓷基体之间的摩擦。声波的能量 转变成热能而被消耗，从而达到消除噪声的效果。在住宅、影剧 院、医院等需要隔离噪音的场所具有广阔的应用前景。 2.2.3 隐身材料
在提高现代兵器的突防能力方面多孔陶瓷材料正发挥着越来 越重要的作用。多孔陶瓷吸波涂料是一种研制较多的吸波材料， 它比铁氧体、复合金属粉末等吸波涂料的密度低、吸波性能好。 而且还可以有效地减弱红外辐射信号。另外，多孔陶瓷具有良好 的力学性能、热物理性能和化学稳定性。能满足隐身的要求。著 名的 F-117 隐身飞机的尾喷管就使用了多孔陶瓷基的吸波材料达 到飞机隐身的目的。 2.2.4 敏感元件
的多孔制品
气孔分布均 匀性差，不适 合制备高气 ຫໍສະໝຸດ 率的制品一般过滤 器催化剂
支撑体
有机 泡沫 浸渍法
10 µm
70
能制备高气孔 率的制品
不能制备小 孔径的制品，
形状受限
金属熔体 过滤器
适合制备闭气 对原料的要 轻质建
发泡发 10 µm 40 孔、气孔大、 求高，工艺条 材、保温
强度高的制品 件不易控制
滤膜管的初始通量达到 124.5 m3/m2·h，稳定通量为 1005 m3/ m2·h， 一次性使用寿命为 4～12 a。 2.2 多孔陶瓷在材料方面的运用 2.2.1 保温隔热材料
多孔陶瓷具有较高的气孔率和较低的基体导热系数，所以， 这种材料具有很好的隔热保温效果。利用多孔陶瓷的这种特点， 可以将其用于各种防止热辐射的场合。达到保温节能的作用。使 用多孔陶瓷制备的建筑材料就可以让房屋具有非常好的保温隔热 效果。这种先进的材料目前在国内部分新建的住宅小区和办公楼 中已经得到应用。另外，多孔陶瓷在航天器的热保护系统中也得 到了应用。 2.2.2 吸音材料
材料
溶胶— 凝胶法
2 nm
0
适于制备为孔 陶瓷，薄膜材 料，气孔分布
均匀
原料受限，生 产率低制品
形状受限
微孔 分离膜
挤压 成型
≥ 1 mm
≤75
孔形状、尺寸 高度均匀可
控，易大量生 产
很难制造小 孔径制品
汽车尾气 催化剂 载体
0.1
颗粒 堆积
µm 到 几十
20
容易加工成 型，强度较高
气孔率较低
部分 无机膜
可以在苛刻的条件下进行长期定的分离操作，这也决定了它在水
处理领域应用的主要方向是废水处理，特别是工业废水的处理。
2.1.3 在空气净化中的应用 空气中含有的细菌和尘埃等悬浮粒子直接影响着空气的质
量，空气中的这些细菌和悬浮粒，对人体健康有很大的影响。无
菌洁净空气对许多行业如医疗部门、生物制品、食品等行业和电
方法，将硅凝胶与质分数为 10 %的水混合，置于高压釜中。压力 为 10~50 MPa，温度为 300，通过水蒸汽的挥发而制成多孔陶瓷， 所制得的材料体积密度为 0.88 孔尺寸分布范围为 30~50 nm。其抗 压强度高达 70 MPa。通过整压力、温度和反应时间等参数，可以 得到所需的孔径、孔径分布、孔隙度以及比表面积网。
2012 年 第 1 期 第 39 卷 总第 225 期
广东化工
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多孔陶瓷的研究现状
方春华，陶文亮
(贵州大学 化学与化工学院，贵州 贵阳 550003)
[摘 要]多孔陶瓷由于其优良的耐高温、耐腐蚀、耐微生物侵蚀等性质，近年来被快速应用于分离领域。文章综述了多孔陶瓷的定义、分类、
工艺可以获得气孔率高于 90 %的多孔陶瓷制品。而且气孔率可以 在较大范围内实现控制。水基浆料的使用形成了该工艺的一个最
大优势就是环境友好。因为，其孔结构的形成是通过冷冻干燥过
程中冰的升华来完成的。其释放出来的是气态，对环境不会造成
任何污染。该工艺制备多孔陶瓷可通过改变浆料的固含量来调整 材料的气孔率[5]。
毫米
2 多孔陶瓷的运用
2.1 多孔陶瓷在分离工艺中的运用 目前，多孔陶瓷分离技术在给水处理、废水处理和空气净化
中得到了广泛的应用，取得良好经济效益和社会效益。
2.1.1 在给水处理中的应用 微孔陶瓷膜分离技术在给水处理中的应用始于上世纪 80 年
代初期，特别是在欧洲一些国家，如法国、意大利等国在这些方
多孔陶瓷的一种新型方法，悬浮体泡沫化是最价廉的；原位聚合
固化所形成的素坯具有内部网状结构且强度较高。
[收稿日期] 2011-10-09 [作者简介] 方春华(1985-)，男，贵州安顺人，硕士，工程师，主要研究方向为清洁能源技术。
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