聚合物球模板法凝膠注模制備可控孔梯度泡沫陶瓷.pdf

1、在合成材料中引入梯度孔結(jié)構(gòu)，可以制備出許多新用途的功能材料。由于孔梯度泡沫陶瓷的氣孔率和孔尺寸連續(xù)梯度變化，與一般泡沫陶瓷材料相比其過濾效率較高，并且在骨組織材料，熱障材料及醫(yī)學(xué)移植等方面都有著潛在的應(yīng)用價值。然而目前制備完全連通的孔梯度泡沫陶瓷鮮見報道，制備具有可控的連續(xù)變化通孔梯度結(jié)構(gòu)仍然是一個巨大挑戰(zhàn)。
　　 本文通過研究多孔陶瓷和泡沫陶瓷的制備工藝及其特點，提出了一種新的孔梯度成型方法——凝膠注模工藝和聚合物球結(jié)合起來，

2、制備可控孔梯度的泡沫陶瓷。本工藝基于有機單體原位聚合，制備的坯體結(jié)構(gòu)均一、凈尺寸成型，可以滿足機加工要求，而且還適用于多種不同的材料組分和體系。實驗采用Al2O3材質(zhì)，通過合理選擇聚合物球尺寸和數(shù)量，可以進行梯度多孔陶瓷的孔連通性和梯度層高度的設(shè)計。主要的研究結(jié)果如下：
　　 (1)剪切速率、分散劑、固含量、球磨時間及pH值對漿料粘度的影響研究表明，剪切速率較低時，不同固含量漿料的粘度都比較大。隨著剪切速率增大到60s-1后，粘

3、度顯著降低且趨于平緩。隨著漿料固含量的增加，粘度逐漸增加，其中60Vol.％的漿料粘度增加最快。實驗綜合得出球磨8h、pH為9、分散劑為0.5～0.7%及固含量為55Vol.%的漿料具有較好分散效果，粘度低且流動性好，成型的坯體宏觀結(jié)構(gòu)和微觀性能都表現(xiàn)良好。
　　 (2)采用了不同方法對EPS表面進行改性，結(jié)果表明三乙醇胺對聚合物球的改性效果較差，氧等離子體和UV的改性效果較好。注漿成型時，漿料對未改性的球體表面潤濕性較差，成型

4、坯體中存在微孔等缺陷。而改性后球與漿料的相容性較好，沒有微孔等缺陷。從球在模板中的受力變形模擬圖及實驗得知，要提高孔梯度陶瓷的氣孔率，既需要對模板施加外力來減小模板間的孔隙，又要防止模板過分變形造成的泥漿滲透性降低及成型后模板的彈性后效造成坯體變形開裂。
　　 (3)研究分析了模板熱熔法和溶出法對坯體和燒結(jié)體的影響。試驗表明，直接燒結(jié)去除模板時，由于加熱時球之間相互粘結(jié)收縮對骨架產(chǎn)生了拉力，造成骨架中細(xì)絲的斷裂和裂紋的產(chǎn)生。而在