氧化锆多孔陶瓷制备方法研究进展

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作   者：

于海博;  梁帅帅;  李疆;  祁斌; 

作者机构：

北京科技大学机械工程学院; 

关键词：

多孔陶瓷;  孔结构;  相分离;  氧化锆;  成孔法; 

期刊名称：

材料导报

i s s n：

1005-023X

年卷期：

2023 年 37 卷 13 期

页   码：

85-94

摘   要：

氧化锆多孔陶瓷材料结合了多孔材料比表面积大、热导率低的优点和氧化锆陶瓷生物兼容性好、化学稳定性好的优点，近年来在高能量密度电池、生物骨架等领域应用广泛。氧化锆多孔陶瓷的孔隙率、孔径等参数会影响其热力学性能，而孔的开闭会影响其渗透性能、抗热震性能等。每种应用对陶瓷孔结构的要求不同，因此，对多孔陶瓷制备的研究需将孔结构调节作为研究重点。氧化锆多孔陶瓷的制备方法主要包括物理成孔法、化学成孔法和两者相结合的相分离法。近年来不少学者对孔结构可控的成形方法进行了研究，每种成孔法对孔的结构、孔隙率、孔径等参数的控制方式不同，得到的多孔陶瓷性能也不同。物理成孔法工艺较为简单且产品力学性能较高，但所得材料孔隙率较低;化学成孔法可以对多孔结构进行控制且方法多样，但其工艺控制较困难且过程中会产生有害物质;相分离法可以通过调控前驱体配比等手段，系统地调节孔隙结构，且相分离法普适性强，反应条件温和，样品均匀性好，但对溶液配比、制备条件等变量控制较为严格。三种制备方法各有优劣，其中相分离法因可系统地调节孔尺寸、结构、孔隙率等优势较为明显，从而在氧化锆多孔陶瓷制备工作上得到了广泛关注。相分离法制备多孔陶瓷的技术要点是通过对液相前驱体的配比进行调节，以匹配液相前驱体相分离以及凝胶化的速度，以凝胶方式冻结相分离的状态，从而实现对多孔陶瓷孔结构的控制。本文总结了氧化锆多孔陶瓷的研究进展，聚焦于各种制备方法及所得氧化锆多孔材料的性能特点，分析了当前氧化锆多孔陶瓷制备及应用面临的主要问题，提出了较具潜力的研究发展方向，以期为孔结构简单可控和环境友好型氧化锆多孔陶瓷制备方法研究提供参考。