摘 要

多孔陶瓷的比表面积大，内部有大量气孔，被广泛应用于机械、化工、冶金等各个领域。多孔陶瓷的热导率比一般的陶瓷材料低很多，并且耐高温，所以多孔陶瓷材料常用于隔热材料。

本文以堇青石作为主要原料，以莫来石作为配料，以PMMA、炭黑和淀粉作为造孔剂，通过添加造孔剂工艺法制备堇青石质多孔陶瓷。探讨了造孔剂种类、造孔剂含量、辅助基体材料和烧成温度对所制备多孔陶瓷性能和结构的影响。采用SEM 扫描电镜观察了显微形貌的变化，且表征了堇青石多孔陶瓷的线收缩率、显气孔率和热导率等性能，其中以PMMA为造孔剂时制备的多孔陶瓷综合性能最优，具有较小的收缩率、较高的气孔率和较低的热导率。以堇青石和莫来石为原料，在PMMA含量为40%时，得到的多孔陶瓷样品线收缩率为0.53%，显气孔率为66.46%，热导率为1.63W/(m·K)。同时当烧结温度增加时，试样出现收缩率增大、气孔率变小以及热导率增大的现象。

关键词：多孔陶瓷；制备；性能；热导率

Abstract

Because of its large specific surface area, porous ceramics have been widely used in many fields, such as machinery, chemical industry, metallurgy, etc. T Due to the low thermal conductivity of the air, the thermal conductivity of the porous ceramic is much lower than that of the ordinary ceramic materials, and the porous ceramic material is often used in the thermal insulation materials because of its high temperature resistance.

In this paper,cordierite and mullite were used as the main raw material, with PMMA, carbon black and starch as pore forming agent ,to prepare cordierite porous ceramics. The effects of pore forming agent, content, auxiliary matrix material and sintering temperature on the properties and structure of the prepared porous ceramics were discussed. Scanning electron microscopy (SEM) was employed to observe the microstructure and the line shrinkage, apparent porosity and thermal conductivity rate the performance of porous cordierite ceramics were characterized. The porous ceramics with PMMA as the pore forming agent was found to have better properties with smaller shrinkage rate, high porosity and low thermal conductivity. The properties of cordierite and mullite porous ceramic samples produced by adding 40% PMMA are:, linear shrinkage rate 0.53%, apparent porosity 66.46%, the thermal conductivity and 1.63W/ (m·K). At the same time, when the sintering temperature is increased, the shrinkage rate increases, the porosity becomes smaller and the thermal conductivity increases.

Key words:Porous ceramics；preparation；performance；thermal conductivity

目 录

第一章 绪论 1

1.1多孔陶瓷的研究概况 1

1.1.1多孔陶瓷的基本简介 1

1.1.2多孔陶瓷的制备方法 2

1.2论文的研究目的及意义 5

1.2.1多孔陶瓷的研究现状 5

1.2.2研究目的、意义以及主要内容 6

第二章 堇青石多孔陶瓷制备与性能表征 8

2.1实验原料 8

2.1.1堇青石 8

2.1.2莫来石 9

2.1.3造孔剂 9

2.1.4粘结剂 9

2.2实验仪器及设备 10

2.3实验过程 10

2.4测试及表征方法 12

2.4.1多孔陶瓷的收缩率 12

2.4.2多孔陶瓷的显气孔率 12

2.4.3多孔陶瓷的热导率 13

2.4.4显微形貌分析 13

第三章 堇青石多孔陶瓷制备与导热性能研究 14

3.1造孔剂种类对多孔陶瓷的性能的影响 14

3.2造孔剂含量对多孔陶瓷的性能的影响 15

3.3莫来石对堇青石多孔陶瓷的性能影响 17

3.4烧结温度对多孔陶瓷的性能的影响 18

第四章 结论 22

参考文献 23

第一章 绪论

1.1多孔陶瓷的研究概况

1.1.1多孔陶瓷的基本简介

多孔陶瓷，指经过成型和特殊高温烧结工艺制备的一种具有较多孔洞的无机非金属材料。这种材料的骨架是由多种固体材料连接而成，其中蕴含着可以流通某些气体或液体的孔道结构。但并不是只要是陶瓷中有孔存在就能被称为多孔陶瓷，有些可能是陶瓷在烧制过程中产生的会降低陶瓷本身性能的孔，而多孔陶瓷中的孔是从性能的要求出发，自主设计，通过人为改变实验条件而形成并且可以控制的可以使陶瓷的功能更加多元化。因此，多孔陶瓷材料已经被广泛运用于各个领域。目前多孔陶瓷可以作为过滤和分离、吸音材料、隐身材料、隔热保温材料、多孔介质燃烧器、生物工程材料、散气（布气）材料以及新能源材料、敏感元件等。 ^[[1]]

根据不同的分类标准可以对种类繁多的多孔陶瓷材料进行如下分类：[^[2]-[3]]：

（1）按照气孔的结构可以将其分成以下三类：闭口气孔型、开口气孔型以及贯通气孔型。闭口气孔型多孔陶瓷材料是指多孔陶瓷中的闭气孔（不与大气连通的气孔）占大部分，开口气孔型多孔陶瓷材料则是指多孔陶瓷中的开气孔（与外界大气连通的气孔）占多数，这种陶瓷较之闭口气孔型具有比较大的比表面积。贯通气孔型多孔陶瓷材料可以看作是开口气孔型的特殊类型，但是贯通气孔型中的大多数气孔都是贯通材料的。且它又可分为两种类型：二维的贯通性气孔和三维的贯通性气孔，二维的贯通型多孔陶瓷以蜂窝陶瓷最具有代表性，而在三维的贯通型多孔陶瓷中，气孔之间相互连通形成三维的孔洞，例如纤维多孔陶瓷，是利用纤维互相构架所形成的，具有非常高的气孔率。