一种多孔陶瓷的制备方法及多孔陶瓷的制作方法 [0002]多孔材料是具有独特内部三维结构的一类特殊材料。由于内部孔洞的存在，多孔材料跟致密材料相比，其独特性质主要体现在低密度和高表面积。如果内部孔洞是互相连通的，多孔材料还可以容许流体在内部通过。由于多孔材料的独特性质，它们在生产与生活中有着广泛的用途。包装运输所用的泡沫塑料和海绵利用的是多孔材料的低密度和吸能的特性。气体与液体过滤器所用的滤芯利用的是多孔材料的内部孔洞的连通性和高表面积对颗粒进行阻拦与吸附。工业用多相催化剂载体利用了多孔材料的微孔和高表面积。 [0003]根据多孔材料的骨架材料，多孔材料可以分类为多孔聚合物，多孔金属和多孔陶瓷。以聚氨酯泡沫为代表的多孔聚合物已经实现规模化生产与应用，生产工艺非常成熟。通常有机聚合物在300摄氏度以上会熔化或者分解。常见金属的熔点在1500摄氏度以下，在达到熔点之前会开始烧结，如果暴露在空气中则容易氧化。跟聚合物和金属相比，陶瓷化学性质更稳定，可以在更高温度下使用，不会熔化，烧结或者发生反应。因此在很多应用场合，多孔陶瓷具有不可替代的地位。目前，制备多孔陶瓷，尤其是高孔隙率、高连通度、孔径均匀的多孔陶瓷仍缺乏一种低成本，可控度高，容易规模化生产的技术。
[0004]本申请的目的是提供一种新的多孔陶瓷的制备方法，及其制备的多孔陶瓷。 [0005]为了实现上述目的，本申请采用了以下技术方案:
[0006]本申请的一方面公开了一种多孔陶瓷的制备方法，包括将有机聚合物溶解到至少两种溶解度不同的溶剂中，制备成均匀的一相系统溶液或分离的两相系统溶液；然后将陶瓷粉末均匀分散在制备的有机聚合物溶液中，制成陶瓷浆料；再使陶瓷浆料中的有机聚合物析出，有机聚合物析出成絮状多孔结构后，加热蒸发所有溶剂，形成陶瓷生坯，絮状的有机聚合物均匀分布于陶瓷生坯中；然后继续加热，烧除絮状的有机聚合物，形成多孔的陶瓷生坯；最后高温烧结形成高强度的多孔陶瓷。
[0007]需要说明的是，其中两种溶解度不同的溶剂是指，所采用的有机聚合物在两种溶剂中的溶解度不同；一相系统溶液是指，当高溶解度溶剂在系统中含量较高时，有机聚合物能够被完全溶解，而两种溶剂也是互溶的；分离的两相系统溶液是指，虽然两种溶剂依然互溶，但是当高溶解度溶剂在系统中含量较低时，有机聚合物不能够被完全溶解，部分有机聚合物以固态形式悬浮于溶液中。本申请中陶瓷生坯是指没有经过烧结，而初步成型的陶瓷产品，可以理解，在有机聚合物析出成多孔结构后，在加热蒸发所有溶剂的过程中，也可以使用特定的模具，制备出所需形状的陶瓷生坯，或者直接将浆料涂覆在基底或加工件表面，制备成多孔陶瓷层，在此不做具体限定。还需要说明的是，本申请的关键在于利用溶解度变化致相分离，使得陶瓷浆料中形成均匀的絮状的有机聚合物，在溶剂全部去除后，陶瓷初步成型形成生坯，而絮状的有机聚合物则均匀的分散在陶瓷生坯中，进一步加热烧除有机聚合物后，原本是有机聚合物的地方就成为微孔，由于有机聚合物是呈絮状且均匀分散在陶瓷中的，所以形成的微孔也是均匀分散，且相互连通的；并且，可以通过控制有机聚合物析出的大小和量来控制微孔的大小和陶瓷的孔隙率。
[0008]优选的，有机聚合物溶液为有机聚合物溶解到高溶解度溶剂和低溶解度溶剂两种溶剂中形成的三元一相系统溶液。为了使有机聚合物析出后均匀的分散在陶瓷中，本申请优选的采用三元一相体系溶液，三元即是指有机聚合物、高溶解度溶剂和低溶解度溶剂。
[0009]优选的，三元一相系统溶液中有机聚合物:高溶解度溶剂:低溶解度溶剂的重量比为1-10:65-80:20-35。需要说明的是，有机聚合物的用量直接影响最终多孔陶瓷的孔隙率，而各溶剂的用量，则影响有机聚合物的溶解和析出，即直接影响微孔的大小和分布。
[0010]优选的，高溶解度溶剂为丙酮，低溶解度溶剂为水。
[0011]优选的，有机聚合物为醋酸纤维素。
[0012]优选的，陶瓷浆料中陶瓷粉末的体积百分比为1% -10%。
[0013]优选的，陶瓷粉末的颗粒粒径为I纳米-10微米。
[0014]优选的，陶瓷粉末包括氧化物陶瓷粉末，氧化物陶瓷粉末选自氧化硅、氧化铝、氧化钛、氧化锆、生物玻璃、羟磷灰石及这些氧化物陶瓷的前驱体化合物中的至少一种。需要说明的是，氧化物陶瓷粉末是陶瓷粉末的主要成分，陶瓷粉末中也可以含有其他添加成分，根据不同陶瓷产品的需求 ，可以参考常规的陶瓷粉末，在此不累述。
[0015]本申请的另一面还公开了本申请的制备方法制备的多孔陶瓷。
[0016]优选的，多孔陶瓷的孔隙率为50% -90%。
[0017]由于采用以上技术方案，本申请的有益效果在于:
[0018]本申请的多孔陶瓷的制备方法，通过烧除均匀析出、分散于陶瓷中的有机聚合物形成微孔结构，微孔间的连通度高；通过控制有机聚合物的用量和析出，可以实现微孔大小、分布的可控，并且能够制备出高孔隙率的陶瓷制品。本申请的制备方法操作简单方便，原料成本低易获取，也不需要特殊的设备，生产环保无污染，特别适合于规模化生产。




[0019]图1:是本申请实施例中醋酸纤维素-丙酮-水三元体系溶解度相图；
[0020]图2:是本申请实施例中CA/A5320多孔Y -氧化铝扫描电镜图；
[0021]图3:是本申请实施例中CA/A9362多孔Y -氧化铝扫描电镜图；
[0022]图4:是本申请实施例中多孔α -氧化铝扫描电镜图；
[0023]图5:是本申请实施例中负载银颗粒的多孔陶瓷扫描电镜图；
[0024]图6:是本申请实施例中负载银颗粒的多孔陶瓷的不同放大倍数的扫描电镜图。


[0025]本申请的多孔陶瓷的制备方法巧妙的利用陶瓷浆料中有机聚合物析出形成均匀的絮状物，然后烧除絮状的有机聚合物形成微孔大小、分布均匀可控，且连通度高的多孔陶瓷。其中，连通度是指所有微孔之间的连通程度，由于絮状的有机聚合物之间是相互连接的，因此，烧除后形成的微孔也是连通，所以有比较高的连通度。本申请的制备方法，可以通过控制有机聚合物的用量，来控制微孔的数量，实现孔隙率的可控；同时，也可以通过采用不同的有机聚合物，或不同的溶剂，或控制有机聚合物析出的条件，实现微孔大小的控制；本申请意在提供一种新的巧妙的制备多孔陶瓷的方法，至于具体采用什么陶瓷材料或陶瓷粉末，制成怎样微孔大小、多大孔隙率的具体多孔陶瓷，可以根据具体的使用需求而定，在本申请中不做具体限定。
[0026]下面通过具体实施例结合附图对本申请作进一步详细说明。以下实施例仅对本申请进行进一步说明，不应理解为对本申请的限制。
[0027]实施例一 CA/A5320多孔Y -氧化铝涂层
[0028]本例以醋酸纤维素为例进行试验，所采用的溶剂为高溶解度的丙酮和低溶解度的水，陶瓷浆料的配方为，重量比5 %的醋酸纤维素，65 %的丙酮，24 %的水，6 %的的软水铝石(AlO(OH))0制备方法包括，先将醋酸纤维素完全溶解于丙酮中，再逐渐加入水，同时保持搅拌，形成均匀的溶液。再加入软水铝石粉末，进行充分搅拌，形成均匀透明的悬浮液。悬浮液的粘度经测试为200cP。将浆料在氧化铝薄片基底均匀涂布为一薄层。在室温下干燥，在醋酸纤维素析出的过程中，可见涂层透明度降低。将样品在空气中加热至150摄氏度进行干燥，保温一小时。继续加热样品至750摄氏度，将软水铝石转化为Y-氧化铝，即获得本例的多孔陶瓷层。
[0029]采用电镜扫描对本例制备的多孔陶瓷进行观察，结果如图2所示，可见，本例制备的多孔陶瓷孔洞大小均匀且孔洞之间相互联通，平均的孔洞直径在I微米以下。
[0030]需要说明的是，本例的三元一相溶液，可以参考图1所示的醋酸纤维素-丙酮-水的三元体系溶解度相图，即醋酸纤维素-丙酮-水的用量在三角形的左边区域即可以制备出三元一相溶液，而醋酸纤维素-丙酮-水的量在三角形的右边区域则呈两相分离状态。
[0031]实施例二 CA/A9362多孔Y -氧化铝涂层
[0032]按照下表比例配制软水铝石浆料
[0033]