泡沫陶瓷的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢終稿(畢業(yè)論文)

1、畢業(yè)設(shè)計報告（論文）(2011屆)題 目： 泡 沫 陶 瓷 的 發(fā) 展 現(xiàn) 狀 及 趨 勢 所 屬 系： 班 級： 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 號： 指 導(dǎo) 教 師： 摘 要泡沫陶瓷是一種特殊工藝制作的孔隙率高達(dá)70%-90%，并具有三維立體網(wǎng)絡(luò)骨架結(jié)構(gòu)和貫通氣孔的新型多孔陶瓷材料。它具有化學(xué)性能穩(wěn)定、強(qiáng)度高、耐高溫、抗熱震性好、比表面積大等諸多優(yōu)點(diǎn)。本文介紹了泡沫陶瓷傳統(tǒng)和新型的制備工藝。傳統(tǒng)的制備工藝有發(fā)泡工藝、添加造孔劑工藝、溶膠-凝膠工藝和有機(jī)泡沫浸漬工藝四種；新型的制備工藝有凝膠注模工藝和自蔓延高溫合成工藝兩種?？偨Y(jié)了制備工藝的優(yōu)缺點(diǎn)，通過比較得出有機(jī)泡沫浸漬法，該工藝技術(shù)操作方便，制造成

2、本低，是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用及具有廣闊發(fā)展前景的泡沫陶瓷制造工藝。其應(yīng)用方面有：用作導(dǎo)電泡沫陶瓷器、用作泡沫陶瓷過濾煤氣、用作地下汽車通道聲環(huán)境、環(huán)境污染治理中的應(yīng)用、用作新型聲屏障材料和用作固定化酵母細(xì)胞啤酒連續(xù)主發(fā)酵工藝等。最后指出：泡沫陶瓷今后應(yīng)進(jìn)一步開發(fā)諸如基于泡沫陶瓷的結(jié)構(gòu)效應(yīng)、離子交換效應(yīng)、催化效應(yīng)、納米尺寸效應(yīng)，以及綜合效應(yīng)來開發(fā)其相關(guān)的應(yīng)用，拓寬泡沫陶瓷材料的應(yīng)用領(lǐng)域。關(guān)鍵詞：泡沫陶瓷 工藝 制備方法應(yīng)用 發(fā)展趨勢目 錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc25054 第一章 緒論 PAGEREF _Toc25054 3 HYPERLINK l _Toc13180

3、 1.1泡沫陶瓷的性能 PAGEREF _Toc13180 3 HYPERLINK l _Toc8702 1.2泡沫陶瓷的分類 PAGEREF _Toc8702 4 HYPERLINK l _Toc13269 1.3泡沫陶瓷的特點(diǎn) PAGEREF _Toc13269 4 HYPERLINK l _Toc4068 第二章 泡沫陶瓷的研究現(xiàn)狀及趨勢 PAGEREF _Toc4068 5 HYPERLINK l _Toc2539 2.1泡沫陶瓷的研究現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc2539 5 HYPERLINK l _Toc26730 2.1.1泡沫陶瓷的國內(nèi)研究現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc267

4、30 5 HYPERLINK l _Toc16802 2.1.2泡沫陶瓷的國外研究現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc16802 5 HYPERLINK l _Toc2190 2.2泡沫陶瓷的發(fā)展趨勢 PAGEREF _Toc2190 6 HYPERLINK l _Toc27138 第三章 泡沫陶瓷的制備工藝 PAGEREF _Toc27138 7 HYPERLINK l _Toc22829 3.1泡沫陶瓷的傳統(tǒng)制備工藝 PAGEREF _Toc22829 7 HYPERLINK l _Toc28292 3.1.1發(fā)泡工藝 PAGEREF _Toc28292 7 HYPERLINK l _Toc28

5、077 3.1.2添加造孔劑工藝 PAGEREF _Toc28077 7 HYPERLINK l _Toc15256 3.1.3溶膠-凝膠工藝 PAGEREF _Toc15256 8 HYPERLINK l _Toc5330 3.1.4有機(jī)泡沫浸漬工藝 PAGEREF _Toc5330 9 HYPERLINK l _Toc4263 3.2 泡沫陶瓷的新型制備工藝 PAGEREF _Toc4263 11 HYPERLINK l _Toc21836 3.2.1凝膠注模工藝 PAGEREF _Toc21836 11 HYPERLINK l _Toc13023 3.2.2自蔓延高溫合成工藝 PAGER

6、EF _Toc13023 12 HYPERLINK l _Toc23501 第四章 泡沫陶瓷的發(fā)展應(yīng)用 PAGEREF _Toc23501 13 HYPERLINK l _Toc3968 4.1用作導(dǎo)電泡沫陶瓷器 PAGEREF _Toc3968 13 HYPERLINK l _Toc20127 4.2用作泡沫陶瓷過濾煤氣 PAGEREF _Toc20127 13 HYPERLINK l _Toc4494 4.3用作地下汽車通道聲環(huán)境 PAGEREF _Toc4494 14 HYPERLINK l _Toc23311 4.4環(huán)境污染治理中的應(yīng)用 PAGEREF _Toc23311 15 HYP

7、ERLINK l _Toc19983 4.5用作新型聲屏障材料 PAGEREF _Toc19983 16 HYPERLINK l _Toc13110 4.6用作固定化酵母細(xì)胞啤酒連續(xù)主發(fā)酵工藝 PAGEREF _Toc13110 16 HYPERLINK l _Toc831 第五章 總結(jié)及展望 PAGEREF _Toc831 18 HYPERLINK l _Toc9944 5.1總結(jié) PAGEREF _Toc9944 18 HYPERLINK l _Toc2657 5.2展望 PAGEREF _Toc2657 19 HYPERLINK l _Toc6262 致 謝 PAGEREF _Toc62

8、62 20 HYPERLINK l _Toc6421 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc6421 21第一章 緒論 泡沫陶瓷的發(fā)展始于20世紀(jì)70年代，它是一種氣孔率高達(dá)70-90%，體積密度只有3，具有三維立體網(wǎng)絡(luò)骨架和相互貫通氣孔結(jié)構(gòu)的多孔陶瓷制品。它分布均勻且存在相互貫通的微孔，因而具有密度小、氣孔率較高、比表面積大、低熱傳導(dǎo)率、耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用隔熱隔音材料、工業(yè)污水處理、汽車尾氣處理、電工電子領(lǐng)域、醫(yī)用材料領(lǐng)域以及生物化學(xué)領(lǐng)域。通過學(xué)習(xí)國內(nèi)外泡沫陶瓷的生產(chǎn)工藝，對泡沫陶瓷材料、原理、工藝、應(yīng)用進(jìn)行歸納總結(jié)，具有重大的意義。本課題重點(diǎn)論述了近年來國內(nèi)外泡沫陶瓷的研究現(xiàn)狀、

9、工藝現(xiàn)狀以及泡沫陶瓷的應(yīng)用，并對泡沫陶瓷的前景進(jìn)行了展望。 1.1泡沫陶瓷的性能 （1）氣孔率 泡沫陶瓷的氣孔率為70-90%，對多孔陶瓷來說，這是最高的。蜂窩陶瓷的氣孔率約為60%，陶瓷顆粒燒結(jié)體的氣孔率約為30-50%。 （2）抗彎強(qiáng)度 泡沫陶瓷的強(qiáng)度主要依賴于陶瓷材質(zhì)和網(wǎng)絡(luò)骨架的粗細(xì)。骨架的粗細(xì)可以用泡沫陶瓷的體積密度來表示。若使骨架變粗可以提高體積密度，增加制品的機(jī)械強(qiáng)度，單提高得過多，氣孔空隙會被料漿堵塞，壓力損失變大。對于蜂窩陶瓷來說，在格子平行的方向、垂直方向和斜度方向強(qiáng)度相差很大，而泡沫陶瓷是一種三維方向一致的結(jié)構(gòu)體，其強(qiáng)度沒有方向性的變化。 （3）熱震穩(wěn)定性和網(wǎng)眼孔徑 當(dāng)泡沫

10、陶瓷作為熔融金屬的過濾材料時，由于其使用于溫度驟變的場合，必須具有良好的抗熱震定性。另外，由于金屬熔體的粘度、密度及流動性不同，應(yīng)選擇不同大小的濾板網(wǎng)眼孔徑。泡沫陶瓷的網(wǎng)眼孔徑一般可控制在0.2-3mm范圍內(nèi)，通常分為粗、中細(xì)孔三個等級1。 而且，泡沫陶瓷材料微孔的表面化學(xué)特性和微孔的尺寸特性對泡沫陶瓷的性能有著重大的影響。而決定微孔的表面化學(xué)特性的因素有陶瓷的組成、狀態(tài)和微孔的表面處理等方面。如：吸附性能是由微孔表面物質(zhì)的化學(xué)組成、結(jié)晶構(gòu)造、非晶質(zhì)的有無來決定的。微孔的尺寸特性中，微孔直徑、分布、形式、比表面積等對其過濾、分離性能有很大的影響2。1.2泡沫陶瓷的分類 泡沫陶瓷有多種分類方法。

11、按空隙之間關(guān)系可分為：閉口氣孔和開口氣孔兩種。閉口氣孔是指陶瓷材料內(nèi)部微孔分布在連續(xù)的陶瓷基體中，孔與孔之間相互隔離，開口氣孔包括材料內(nèi)部孔與孔之間相互連通和一邊開口、另一邊閉口形成不連通氣孔兩種。泡沫陶瓷按材質(zhì)又可分為以下幾種： （1）鋁硅酸鹽材料。以耐火粘土孰料、燒礬土、硅線石和合成莫來石質(zhì)顆粒為骨架，具有耐酸性和耐弱堿性，使用溫度達(dá)1000。 （2）高硅質(zhì)硅酸鹽材料。主要以硬質(zhì)瓷渣、耐酸陶瓷渣及其他耐酸的合成陶瓷顆粒為骨料生產(chǎn)，具有耐水性和耐酸性，使用溫度達(dá)700。 （3）瓷質(zhì)材料。組成接近高硅質(zhì)硅酸鹽材料，是一種主要以多種粘土熟料與粘土等混合而得到的微孔陶瓷材料。 （4）硅藻土質(zhì)材料。

12、主要以精選硅藻土為原料，加粘土燒結(jié)而成，用于精濾水和酸性介質(zhì)中。 （5）剛玉和金剛砂材料。以不同型號的電熔剛玉和碳化硅顆粒為骨料，具有耐強(qiáng)酸、耐高溫特性，耐高溫可達(dá)16003。1.3泡沫陶瓷的特點(diǎn)泡沫陶瓷作為一種新興的陶瓷材料有很多優(yōu)良的特點(diǎn)4。 （1）耐腐蝕性強(qiáng)。通過材質(zhì)的選擇和工藝控制，可制成適用于各種腐蝕環(huán)境的多孔陶瓷。 （2) 良好的機(jī)械強(qiáng)度和剛度。在較大的應(yīng)力負(fù)載下，孔的形狀不會發(fā)生變化。 （3）很強(qiáng)的耐高溫性。熱膨脹系數(shù)低，可以過濾熔融的金屬熔液或高溫燃?xì)?。第二?泡沫陶瓷的研究現(xiàn)狀及趨勢2.1泡沫陶瓷的研究現(xiàn)狀泡沫陶瓷的國內(nèi)研究現(xiàn)狀 我國1954年才開始進(jìn)行多孔陶瓷材料的研究工作

13、，泡沫陶瓷的研究更是到了80年代才開始。近20多年來已先后有十幾家科研機(jī)構(gòu)和廠家進(jìn)行了泡沫陶瓷制品的探索研究并取得了一定的成績。1985年，哈爾濱工業(yè)大學(xué)葉榮茂等人成功地研究出了用于鑄鐵、不銹鋼過濾的泡沫陶瓷過濾器，填補(bǔ)了我國空白。山東工業(yè)陶瓷研究設(shè)計院是國內(nèi)研究、開發(fā)泡沫陶瓷比較早的單位，目前開發(fā)的產(chǎn)品品種、質(zhì)量以及生產(chǎn)能力居國內(nèi)前列，并制定了泡沫陶瓷過濾板建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)5。 目前我國用于有色金屬熔體即鋁、銅合金熔體過濾的泡沫陶瓷過濾板，其產(chǎn)品質(zhì)量可與美國Astro公司相媲美，但是目前還未形成生產(chǎn)規(guī)模，尚處于開發(fā)階段。為了到性能優(yōu)異的泡沫陶瓷，制備工藝在不斷的改進(jìn)，最為可行的方法是有機(jī)泡沫浸漬

14、法。上海硅酸鹽研究所的朱新文等用有機(jī)泡沫浸漬法來制備SiC泡沫陶瓷，收到了良好的效果。泡沫陶瓷的國外研究現(xiàn)狀 泡沫陶瓷的使用可以追溯到19世紀(jì)70年代，到了20世紀(jì)70年代，一些發(fā)達(dá)國家如美國、日本在此種材料的開發(fā)及使用上得到了長足的發(fā)展。1963年Schwartzwalder發(fā)明了制造高氣孔率多孔陶瓷的有機(jī)泡沫浸漬法，使多孔陶瓷的制備又邁上了一個新的起點(diǎn)。從此，歐美國家就積極開展該工藝的研究，并研制出可過濾大多數(shù)有色金屬和合金鑄件的多種材質(zhì)的泡沫陶瓷過濾器，這些國家已有先進(jìn)的成型、燒成設(shè)備和完善的生產(chǎn)工藝制度，可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模連續(xù)化生產(chǎn)。 美國的Ultramet公司，利用有機(jī)體的泡沫骨架，用CV

15、D/CVI法將泡沫陶瓷料漿噴涂在骨架上，可獲得高孔徑密度的產(chǎn)品，大大提高了產(chǎn)品的機(jī)械性能6。1978年，由美國的Mollard FR和Davidson N等人利用氧化鋁、高嶺土之類的陶瓷漿料成功地研制出泡沫陶瓷，并應(yīng)用于熔融金屬鑄造過濾，顯著地提高了鑄件質(zhì)量，降低了廢品率。之后，英、日、德、瑞士等國競相開展了研究.現(xiàn)在泡沫陶瓷的生產(chǎn)工藝日益先進(jìn)，技術(shù)裝備越來越向機(jī)械化、自動化發(fā)展，已研制出多種材質(zhì)、適合于不同用途的泡沫陶瓷過濾器，如A12O3, ZrO2, SiC, SiN等高溫泡沫陶瓷，產(chǎn)品也己系列化、標(biāo)準(zhǔn)化，形成了一個新興產(chǎn)業(yè)。 目前世界上生產(chǎn)泡沫陶瓷規(guī)模最大的廠家美國的Astro和Sel

16、ee公司，采用浸漬輥壓成型機(jī)成型，坯體用微波千燥，高溫輥道窯采用計算機(jī)監(jiān)控連續(xù)燒成，檢測及封裝也均機(jī)械化，整個生產(chǎn)工藝達(dá)到了很高的技術(shù)水平7。應(yīng)用領(lǐng)域已從鋁合金發(fā)展到高溫鋼鐵溶液的精煉、過濾，并應(yīng)用于化工、環(huán)保、節(jié)能等方面。在鑄造行業(yè)國際上工業(yè)較發(fā)達(dá)的國家，已普遍采用金屬熔體過濾工藝，獲得了很好的效果。據(jù)報道，在生產(chǎn)生鐵鑄件時，采用泡沫陶瓷過濾器，已使產(chǎn)品的合格率提高到80%?；铱阼F和可鍛鑄鐵采用泡沫陶瓷過濾器進(jìn)行凈化，僅機(jī)械加工車間的廢品率就從35%降低到0.3%。在連續(xù)鑄鋼中，采用泡沫陶瓷過濾，能使不銹鋼中非金屬夾雜物的含量減少大約20%。2.2泡沫陶瓷的發(fā)展趨勢 具有優(yōu)良性能的泡沫陶瓷材

17、料已經(jīng)被越來越多人所認(rèn)識，被廣泛應(yīng)用于冶金、化工、環(huán)保、節(jié)能、醫(yī)學(xué)、電子等領(lǐng)域，給現(xiàn)代工業(yè)和現(xiàn)代生活帶來了極大的經(jīng)濟(jì)和社會效益。泡沫陶瓷制造工藝簡單，通過材質(zhì)的選擇和工藝控制，可以制成適合于不同用途的泡沫陶瓷產(chǎn)品，為了更好的利用泡沫陶瓷材料，目前存在的一些問題絕對不應(yīng)該忽視。首 先 ，泡沫陶瓷的深層次理論研究不多，這在很大程度上制約了泡沫陶瓷及其他多孔材料的深人研究和廣泛應(yīng)用。因此，應(yīng)加大多孔材料的基礎(chǔ)理論研究，以促進(jìn)多孔材料研發(fā)。 其次，泡沫陶瓷的主要用途還局限于傳統(tǒng)的過濾作用，應(yīng)用領(lǐng)域受到一定限制，今后應(yīng)進(jìn)一步開發(fā)諸如基于泡沫陶瓷的結(jié)構(gòu)效應(yīng)、離子交換效應(yīng)、催化效應(yīng)、納米尺寸效應(yīng)，以及綜合效

18、應(yīng)來開發(fā)其相關(guān)的應(yīng)用，拓寬泡沫陶瓷材料的應(yīng)用領(lǐng)域。 最后 ，應(yīng)該加大對閉氣孔泡沫陶瓷材料的研究力度泡沫陶瓷，特別是閉氣孔的泡沫陶瓷材料是很好的吸音、隔熱、抗沖擊材料近年來，歐洲、日本、美國先后有大量的關(guān)于閉孔陶瓷的專利出現(xiàn)，但是基于應(yīng)用方面的報道還較少8。第三章 泡沫陶瓷的制備工藝3.1泡沫陶瓷的傳統(tǒng)制備工藝發(fā)泡工藝 （1）原理 發(fā)泡法可以制備形狀復(fù)雜的泡沫陶瓷，以滿足一些特殊場合的應(yīng)用。主要原理是在陶瓷粉料中加人適當(dāng)?shù)陌l(fā)泡劑通過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生揮發(fā)性氣體從而產(chǎn)生泡沫，然后再經(jīng)干燥和燒成制得。目前常用碳化鈣、氫氧化鈣、鋁粉硫酸鋁和雙氧水作發(fā)泡劑，在制備過程中加人部分陶瓷纖維可以增加坯體在燒結(jié)過程中

19、的強(qiáng)度，避免粉化和塌陷。 （2）工藝過程 發(fā)泡工藝發(fā)明于20世紀(jì)70年代，陶瓷組分和有機(jī)或無機(jī)化學(xué)物質(zhì)，通過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生揮發(fā)氣體后燒成泡沫陶瓷9，10。采用碳酸鈣、氫氧化鈣、硫酸鋁和雙氧水等作發(fā)泡劑，首先將經(jīng)過預(yù)處理的球型原料顆粒置于模具內(nèi)，在氧化氣氛和壓力作用條件下加熱(約為900-1000)使顆粒相互粘結(jié)，顆粒內(nèi)部的發(fā)泡劑則釋放發(fā)泡而使材料充滿模腔，冷卻后即得到泡沫陶瓷。傳統(tǒng)上將碳酸鈣與陶瓷粉末混合，并形成合適形狀的預(yù)制體，在燒制過程中碳酸鹽因鍛燒而放出一氧化碳和二氧化碳?xì)怏w，在陶瓷中留下孔隙。這類多孔產(chǎn)品已有多年的工業(yè)應(yīng)用，經(jīng)濟(jì)的制造方法是將陶瓷粉末與樟腦和增塑劑混合后擠壓成管、棒、塊等

20、各種形狀，最后燒成多孔陶瓷制品。 （3）優(yōu)缺點(diǎn) 通常，直接發(fā)泡工藝是在漿料中加入高分子黏結(jié)劑，發(fā)泡后將泡沫在室溫或烘箱內(nèi)干燥固化。然而，所制備的坯體強(qiáng)度低、容易在干燥固化時開裂。Carn11等人采用冷凍干燥的方法制備解決了固化時開裂的問題，但是水災(zāi)凝固的過程中液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)小晶粒，會對陶瓷顆粒堆積產(chǎn)生破壞；而且冷凍干燥工藝設(shè)備要求較高，操作復(fù)雜，所以在目前的技術(shù)條件下好難以廣泛應(yīng)用。 添加造孔劑工藝 （1）原理此工藝是通過在陶瓷配料中添加造孔劑，利用造孔劑在坯體中占據(jù)一定的空間，然后經(jīng)過燒結(jié)，造孔劑離開基體而形成氣孔來制備泡沫陶瓷。造孔劑顆粒的形狀和大小決定了泡沫陶瓷材料氣孔的形狀和大小。其成型

21、方法主要有模壓、擠壓、等靜壓、注射和粉料澆注等。利用這種方法可以制得形狀復(fù)雜的泡沫陶瓷制品，但制品氣孔分布的均勻性較差。添加造孔劑法制備泡沫陶瓷的工藝流程與普通的陶瓷工藝流程相比，這種工藝方法的關(guān)鍵在于造孔劑種類和用量的選擇12。 （2）工藝過程該工藝通過在陶瓷配料中添加揮發(fā)性或可燃性造孔劑，利用造孔劑在坯體中占據(jù)一定的空間，造孔劑在高溫下?lián)]發(fā)或燃盡，在陶瓷體中留下空隙來制備多孔陶瓷。由此法可以制備形狀復(fù)雜、孔隙結(jié)構(gòu)各異的多孔制品。其工藝類似于普通陶瓷工藝，關(guān)鍵是造孔劑的種類和用量。造孔劑顆粒的大小和形狀決定了多孔陶瓷材料氣孔的大小和形狀。用該法制備的多孔陶瓷，氣孔率一般在50%以下13。造孔

22、劑的種類有無機(jī)和有機(jī)二類:無機(jī)造孔劑有碳酸餒、碳酸氫按、氯化鐵等高溫可分解鹽類，以及其它可分解化合物如Si3N4或無機(jī)碳，如煤粉、碳粉等:有機(jī)造孔劑主要是一些天然纖維、高分子聚合物和有機(jī)酸等，如鋸末、苯、淀粉、及聚乙烯醇、尿素、甲基丙烯酸甲脂、聚氛乙烯、聚苯乙烯等。 （3）優(yōu)缺點(diǎn)該工藝可制成形狀復(fù)雜及各種氣孔結(jié)構(gòu)的泡沫陶瓷制品，但缺點(diǎn)是氣孔尺寸分布的可控性差、氣孔率低。雖然在陶瓷工藝中，采用調(diào)整燒結(jié)溫度和時間的方法可以控制產(chǎn)品的空隙度和強(qiáng)度，但對于泡沫陶瓷，溫度太高，會使部分氣孔封閉或消失。溫度太低，則產(chǎn)品強(qiáng)度低；而采用添加造口劑的方法則可以避免上述缺點(diǎn)，使產(chǎn)品既有好的孔隙度又有好的強(qiáng)度。這種

23、工藝方法的關(guān)鍵在于造孔劑種類和用量的選擇。溶膠-凝膠工藝 （1）原理溶膠-凝膠方法主要用來制備孔徑在納米級的微孔陶瓷材料。同時本方法經(jīng)改進(jìn)后也可以制備高規(guī)整度泡沫陶瓷材料。運(yùn)用溶膠一凝膠技術(shù)制備泡沫材料，在溶膠向凝膠的轉(zhuǎn)化過程中，體系的粘度迅速增加，從而穩(wěn)定了前期產(chǎn)生的氣泡，有利于發(fā)泡。該工藝與其它工藝相比有其獨(dú)特之處，它可以制備孔徑在納米級氣孔分布均勻的泡沫陶瓷薄膜14。 （2）工藝過程溶膠-凝膠法制備多孔陶瓷起源于1952年，直到1975年Yoldas用溶膠-凝膠法成功合成透明多孔氧化鋁凝膠以來，此法在制備多孔材料方面便得到了廣泛應(yīng)用。該方法大多數(shù)產(chǎn)生納米級氣孔，多用來制備微孔陶瓷膜和多孔

24、陶瓷載體。溶膠-凝膠工藝是一種新的制備多孔陶瓷的方法。它主要是在溶膠一凝膠基本原理的基礎(chǔ)上，利用凝膠化過程中膠體粒子的堆積以及凝膠處理、熱處理等過程中留下小氣孔或借助有機(jī)泡沫燒后的多孔骨架，從而形成可控多孔結(jié)構(gòu)。其基本過程為:將金屬醇鹽溶于低級醇中，緩慢滴入水以進(jìn)行水解反應(yīng)，得到相應(yīng)的金屬氧化物溶膠;調(diào)節(jié)其pH值，通過凝聚縮合反應(yīng)，納米尺度的金屬氧化物微粒發(fā)生聚集，形成無定形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的凝膠。將凝膠干燥并作熱處理，有機(jī)物產(chǎn)生分解后，即得到多孔金屬氧化物材料15。與其它工藝相比具有粒子細(xì)小、活性大、工藝簡單并能實(shí)現(xiàn)多組份均勻摻雜、處理溫度相對較低等特點(diǎn)。 浸土浸漬干燥多孔模熱處理Sol-Gel法制

25、備交替溶液多孔載體清洗處理圖1 多孔陶瓷膜主要工藝流程圖 （3）優(yōu)缺點(diǎn)溶膠-凝膠法作為一種比較先進(jìn)的陶瓷材料制備方法，在粉體、薄膜以及塊體材料的制備中，已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。由于，溶膠向凝膠的轉(zhuǎn)變過程，實(shí)際就是液相-固相轉(zhuǎn)變。所以，可以利用這一轉(zhuǎn)變實(shí)現(xiàn)泡沫的固定，制備泡沫陶瓷，而無需外加固化劑。在方法的優(yōu)點(diǎn)是不會引進(jìn)雜質(zhì)，尤其適合對雜質(zhì)要求較高的場合，已經(jīng)成功制備出SiO2以及含有SiO2的泡沫陶瓷16。將前軀物正硅酸乙酯（TEOS）的水解產(chǎn)物SiO2溶膠（或商業(yè)SiO2溶膠），用酸調(diào)節(jié)pH值至5-6；加入表面活性劑；然后通過攪打或加入化學(xué)試劑產(chǎn)生泡沫；利用SiO2溶膠在凝膠過程中粘度的迅速變化固

26、定泡沫。通過調(diào)節(jié)溶膠粘度和發(fā)泡工藝，可以改變空隙率以及孔徑分布。泡沫SiO2溶膠-凝膠系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用于多孔陶瓷體系，例如膠體二氧化硅、勃姆石和氧化鋯。有機(jī)泡沫浸漬工藝 （1）原理目前泡沫陶瓷最理想的制備方法是有機(jī)泡沫浸漬法，這一點(diǎn)已被許多研究者所實(shí)，用此種成型方法制備的泡沫陶瓷已在多個領(lǐng)域獲得大量應(yīng)用。該方法通過控制漿料性能，優(yōu)化無機(jī)粘結(jié)劑體系，嚴(yán)格控制漿料浸漬工藝過程，可以制備高性能的泡沫陶瓷制品。但是有機(jī)泡沫浸漬法工藝存在一個明顯的缺陷，即制品的孔隙結(jié)構(gòu)尤其是孔徑取決于所選有機(jī)泡沫體的孔隙結(jié)構(gòu)和孔徑大小。而目前所供選用的有機(jī)泡沫體的網(wǎng)眼尺寸是有限的，這在一定程度上制約了所得泡沫陶瓷材料的孔徑

27、和結(jié)構(gòu)。朱新文17等，采用三維網(wǎng)狀有機(jī)泡沫材料為載體，先用浸漬工藝制備出高孔隙率且?guī)缀鯖]有堵孔的網(wǎng)眼坯體，經(jīng)排塑、預(yù)燒處理獲得具有一定強(qiáng)度的預(yù)制體。預(yù)制體的孔棱呈疏松多孔結(jié)構(gòu)，通過對預(yù)制體進(jìn)行進(jìn)一步表面處理，很好地解決了這一問題。 （2）工藝過程該方法是利用有機(jī)泡沫浸漬陶瓷料漿，干燥后燒掉有機(jī)泡沫而獲得泡沫狀多孔陶瓷，其工藝流程如圖2所示18。浸漬處理除去多余漿料燒成干燥排除有機(jī)體泡沫有機(jī)泡沫體的選擇預(yù)處理陶瓷粉料、溶劑漿料制備圖2 有機(jī)泡沫浸漬流程圖在有機(jī)泡沫浸漬時，先將泡沫擠壓，排除空氣，然后將其浸入陶瓷料漿中，讓泡沫在料漿中自然伸展并吸附料漿；接下來去掉多余的料漿，常用方法有手工揉搓法和

28、機(jī)械輥壓法，無論采用那一種辦法，其目的是使坯體中料漿分布均勻且無死孔。多孔素坯的干燥方法可以采用陰干、烘干或微波干燥，水分在1%以下方可入窯燒成。在燒制過程中，有兩個重要階段，即低溫階段和高溫階段。在低溫階段，升溫速率不宜過快，如果升溫太快，會使有機(jī)物劇烈氧化而在短時間內(nèi)產(chǎn)生大量氣體，造成坯體開裂和粉化。在高溫階段，要選擇合適的燒結(jié)溫度，燒結(jié)溫度太低，制品強(qiáng)度不夠；如果燒結(jié)溫度過高，泥漿將會瓷化，雖然制品的強(qiáng)度得到了提高，但制品的耐熱沖擊性能和表面活性都將降低，進(jìn)而導(dǎo)致多孔陶瓷對雜質(zhì)的吸附能力降低。 （3）優(yōu)缺點(diǎn) 該方法通過控制料漿的性能，優(yōu)化無機(jī)粘結(jié)劑體系，嚴(yán)格控制漿料浸漬工藝過程，可制備出

29、高性能的泡沫陶瓷制品，是目前泡沫陶瓷最理想的制備方法。用這種成型方法制備的泡沫陶瓷已在多個領(lǐng)域獲得大量應(yīng)用。3.2 泡沫陶瓷的新型制備工藝凝膠注模工藝 （1）原理美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室首次提出了凝膠注模工藝Gel一Casting19，它是一種被廣泛應(yīng)用的新型成形方法。這種成形技術(shù)采用非孔模具，利用料漿內(nèi)部或少量添加劑的化學(xué)反應(yīng)作用從而使陶瓷料漿原位凝固形成坯體，獲得具有良好微觀均勻性和形狀的坯體，從而顯著提高材料的可靠性。Gel一Casting工藝可以使懸浮體泡沫化且能使液體泡沫原位聚合固化。作為制備泡沫陶瓷的一種新型方法，懸浮體泡沫化是最經(jīng)濟(jì)的，原位聚合固化所形成的素坯具有內(nèi)部網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)且強(qiáng)度較

30、高。Pilarsepulveda使用該工藝制備的多孔氧化鋁陶瓷，其抗彎強(qiáng)度高達(dá)26MPa，孔隙率高達(dá)90%20。 （2）工藝過程 采用凝膠注模法制備莫來石泡沫陶瓷的工藝流程如下：發(fā)泡劑發(fā)泡陶瓷漿料莫來石粉體水和分散劑有機(jī)單體聚合反應(yīng)引發(fā)劑催化劑脫模干燥燒成圖3 凝膠注模法制備莫來石泡沫陶瓷的工藝流程 （3）優(yōu)缺點(diǎn)由于氧氣對自由基聚合反應(yīng)有阻隔作用，所以，凝膠注凝工藝必須在隔絕空氣的環(huán)境下完成21，相應(yīng)地對設(shè)備要求較高。島井等人22利用聚合物的交聯(lián)反應(yīng)固化泡沫，解決了自由基聚合反應(yīng)需要隔絕氧氣的缺點(diǎn)，成功開發(fā)出多種泡沫陶瓷。自蔓延高溫合成工藝 （1）原理1967年。蘇聯(lián)科學(xué)家Mazhanov A

31、G發(fā)明了自蔓延高溫合成工藝SHS，又稱為燃燒合成法23。該方法高效、節(jié)能，可以制備出性能優(yōu)良的陶瓷材料，其產(chǎn)品具有較高的孔隙率，因此常用改方法制備具有聯(lián)系網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的陶瓷材料。其基本思路是：當(dāng)溫度高于必要的點(diǎn)火溫度時，誘發(fā)體系產(chǎn)生局部的化學(xué)反應(yīng)。改反應(yīng)時放熱反應(yīng)，在持續(xù)放熱下，燃燒將涉及到整個體系。SHS的本質(zhì)是一種高放熱無機(jī)化學(xué)反應(yīng)，今年來該SHS技術(shù)受到了廣泛的關(guān)注。 （2）工藝過程 其基本反應(yīng)過程是:向體系提供必要能量(點(diǎn)火)，誘發(fā)體系局部產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，此后，這一化學(xué)反應(yīng)過程在自身放出的高熱量的支持下繼續(xù)進(jìn)行，最后將燃燒(反應(yīng))波蔓延到整個體系，從而制備出所需的陶瓷材料24。 （3）優(yōu)缺點(diǎn)

32、 材料的SHS技術(shù)以其高效、節(jié)能、經(jīng)濟(jì)和所得材料的良好的孔隙率，用這一特點(diǎn)可用來制備具有多孔連續(xù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的陶瓷材料，通過添加造孔劑可進(jìn)一步提高產(chǎn)物的連續(xù)開放空隙率25。因?yàn)樽月臃磻?yīng)速度很快，在如此短的反應(yīng)時間內(nèi)使產(chǎn)物打到完全燒結(jié)是比較困難的，自蔓延反應(yīng)后的產(chǎn)物可以附加一個燒結(jié)進(jìn)程，以進(jìn)一步提高產(chǎn)物的強(qiáng)度26。第四章 泡沫陶瓷的發(fā)展應(yīng)用4.1用作導(dǎo)電泡沫陶瓷器 杜慶洋27通過對導(dǎo)電泡沫陶瓷過濾柴油機(jī)排氣微粒的研究發(fā)現(xiàn)：柴油機(jī)排氣微粒對環(huán)境危害嚴(yán)重，研究開發(fā)排氣過濾技術(shù)是解決問題的有效措施之一。利用表面密集排列短纖維的導(dǎo)電泡沫陶瓷作為微粒過濾器的濾芯，對柴油機(jī)排氣微粒的過濾效率可達(dá)90%，并可進(jìn)

33、行原位通電加熱再生，再生后過濾效率不下降。同時，對表面纖維化導(dǎo)電泡沫陶瓷的過濾機(jī)理進(jìn)行了初步探討。并對此前景進(jìn)行了分析：表面纖維化的導(dǎo)電泡沫陶瓷在對柴油機(jī)排氣微粒保持較高過濾效率前提下，可以方便地通電原位再生，是其最大優(yōu)勢。如果將其安裝到柴油車上實(shí)際應(yīng)用，可能再生裝置連接和控制會比普通過濾器的安裝和使用復(fù)雜些，要對車輛稍加改造，這是它與現(xiàn)用過濾器相比比較不利的方面。導(dǎo)電泡沫陶瓷過濾器如果在柴油車上使用，包括過濾器材料、催化劑、電極制備和智能控制系統(tǒng)，其成本約為3000元人民幣左右，這與幾千美元的進(jìn)口蜂窩陶瓷和金屬過濾器相比，要便宜得多。從2004年7月開始，我國在汽車尾氣排放方面，對輕型柴油車

34、全面實(shí)施了EU-3標(biāo)準(zhǔn)，而對重型柴油機(jī)車也將實(shí)行更為符合排放標(biāo)準(zhǔn)，都必須安裝微粒過濾器。到2004年，我國柴油車保有量已經(jīng)達(dá)到了120萬輛，并且其增加的速度也越來越快，僅新車隊過濾器的年需求來估算，其產(chǎn)值將過億。因此，導(dǎo)電泡沫陶瓷過濾器將擁有良好的應(yīng)用前景和市場價值。4.2用作泡沫陶瓷過濾煤氣 通過對泡沫陶瓷過濾煤氣技術(shù)研究，姬宏杰、肖波和楊家寬28采用一種新的除塵工藝，采用泡沫陶瓷片作為過濾元件進(jìn)行模擬高溫焦?fàn)t煤氣除塵，增加了有效工作時間，避免了傳統(tǒng)工藝很容易堵塞的弊端；并對相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了記錄分析，充分驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)方案的有效性；最后，對泡沫陶瓷的相關(guān)應(yīng)用做出了探討性的預(yù)測。由于我國煉焦企業(yè)

35、采用傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)數(shù)量又如此之大，煉焦廠成了污染環(huán)境的大戶。根據(jù)傳統(tǒng)的煉焦工藝29，從焦?fàn)t出來的荒煤氣進(jìn)入集氣管之前，已被大量的氨水噴灑冷卻，煤氣中的焦油霧和水蒸氣大部分凝結(jié)成液體，同時煤氣中的粉塵、焦粉被捕集下來，煤氣中水溶性的成分也溶入氨水中。這樣，焦油、氨水以及粉塵和焦油渣混于一體，處理這樣的污水及其困難，而其效率不高。另外，經(jīng)噴灑冷卻處理這樣的煤氣中還有懸浮顆粒，必須繼續(xù)除塵。在新的工藝中，采用陶瓷過濾器進(jìn)行高溫細(xì)粉塵的過濾，可大大提高過濾效率和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。研究表明，與其他類型的除塵器相比，陶瓷過濾器的除塵效率高，可達(dá)99%以上，能出去5m以上的塵埃30，其結(jié)構(gòu)簡單，最重要的

36、是耐高溫，工作溫度可達(dá)800以上，因此陶瓷過濾器在高溫除塵方面可起重要作用。4.3用作地下汽車通道聲環(huán)境 通過對泡沫陶瓷在城市地下汽車通道聲環(huán)境設(shè)計中的應(yīng)用，胡湘暉31詳細(xì)介紹了泡沫陶瓷這種新型吸聲材料的性能特點(diǎn)，探討了其在城市地下汽車通道；聲環(huán)境設(shè)計中的應(yīng)用，并對其推廣的社會、經(jīng)濟(jì)效益作了展望。世紀(jì)公園彩色景觀路面的鋪設(shè)使路面色彩與周圍景致相輔相承，組成了怡人的風(fēng)景畫，使人們流連忘返，也給我國彩色瀝青生產(chǎn)企業(yè)帶來了廣闊的發(fā)展空間。目前，雖然彩色瀝青混合料最為成功的色彩為紅色系列下階段應(yīng)進(jìn)行更多色彩產(chǎn)品的研制。尤其當(dāng)務(wù)之急需要進(jìn)一步研究的課題有:色彩的耐久性；彩色瀝青路面的不吸塵性、耐污染性；

37、其它結(jié)構(gòu)與形式彩色路面的研究等。相信隨著彩色瀝青混合料的推廣應(yīng)用及實(shí)踐積累，這些問題將逐步得到解決。 （1）地下汽車通道設(shè)計中改善聲環(huán)境的技術(shù)措施。隔音和吸聲是創(chuàng)造良好聲環(huán)境的基本工程技術(shù)措施。聲音的傳播實(shí)質(zhì)就是一個能量傳遞的過程。隔聲實(shí)際上是一個防止聲能透射的過程；而吸聲卻是一個將聲能轉(zhuǎn)換為熱能的能量轉(zhuǎn)換過程。噪聲自聲源發(fā)出后，經(jīng)中間環(huán)境的傳播、擴(kuò)散到達(dá)接受者，因此解決噪聲污染問題就必須依次從噪聲源、傳播途徑接受者三方面分別采取在經(jīng)濟(jì)、技術(shù)和要求上合理的措施。從聲源控制噪聲是最根本的措施，但使用者很難對噪聲源進(jìn)行根本的改造，而主要靠操作的限制(例如使用功率、操作時間等)。對于傳播途徑卻能從規(guī)

38、劃、設(shè)計上考慮(例如總平面布置、吸聲、隔聲等)。對于接受者則可以從合理的聲學(xué)分區(qū)或采取其它措施保護(hù)。對于城市地下汽車通道這種四面封閉的特殊建筑形式來說，只有在聲音傳播途徑上采用吸聲材料才能從根本上解決通道內(nèi)部的噪聲污染問題。多孔材料一直是主要的吸聲材料。這類材料最初是以棉、毛等有機(jī)纖維材料為主，現(xiàn)在則大部分由玻璃棉、巖棉等無機(jī)纖維材料代替。除了棉狀的以外，還可用適當(dāng)?shù)恼辰Y(jié)劑制成板狀態(tài)或加工成氈，制作成品。這些材料中含有許多微小間隙和連續(xù)氣泡，因而具有一定的通氣性。當(dāng)聲波人射到多孔材料時，引起小孔或間隙中空氣的振動。小孔中心的空氣質(zhì)點(diǎn)可以自由地響應(yīng)聲波的壓縮和稀疏，但是緊靠孔壁或材料纖維表面的空

39、氣質(zhì)點(diǎn)振動速度較慢。由于摩擦和空氣的粘滯阻力，使空氣質(zhì)點(diǎn)的動能不斷轉(zhuǎn)化為熱能；此外小孔中空氣與孔壁之間還不斷發(fā)生熱交換，這些都使相當(dāng)一部分聲能因轉(zhuǎn)化為熱能而被吸收。它們在穩(wěn)定而較好的室內(nèi)環(huán)境中能起到較好的吸聲降噪效果，但在潮濕、灰大、氣雜、管線多的地下汽車通道中卻顯得無能為力。地下汽車通道中一般空氣潮濕，多孔材料受潮后，材料的間隙和小孔中的空氣被水分所代替，使空隙率降低，從而導(dǎo)致吸聲性能的改變。地下通道中空氣粉塵含量較大，也易堵塞這些吸聲材料的孔隙，降低其吸聲性能。由于地下汽車通道中汽車尾氣得不到充分而及時的抽排，大量的有機(jī)和無機(jī)廢氣充斥其中，并與水結(jié)合形成腐蝕性極強(qiáng)的液體，滯留在吸聲材料的孔

40、隙中，腐蝕著這些吸聲材料，減少它們的使用壽命。同時，城市地下汽車通道通常又與城市基礎(chǔ)設(shè)施管廊結(jié)伴并行，大量的電力、電訊管線借助地下通道的牢固結(jié)構(gòu)從中穿越，因而火災(zāi)也威脅著其中吸聲材料生存。另高速行駛汽車的失控沖撞和人為的破壞還時刻考驗(yàn)著吸聲材料的強(qiáng)度、硬度。所有這些不利的環(huán)境因素將這些傳統(tǒng)的吸聲材料擋在了汽車通道的建設(shè)之外。泡沫陶瓷的出現(xiàn)克服了傳統(tǒng)吸聲材料在室外聲環(huán)境應(yīng)用中的不足，使得設(shè)計人員能夠運(yùn)用泡沫陶瓷改善局部地段的室外聲環(huán)境。(2)泡沫陶瓷是城市地下通道中較理想的吸聲降噪材料。泡沫陶瓷的出現(xiàn)克服了傳統(tǒng)吸聲材料在室外聲環(huán)境應(yīng)用中的不足，使得設(shè)計人員能夠運(yùn)用泡沫陶瓷改善局部地段的室外聲環(huán)境

41、，地下通道有望變安靜。泡沫陶瓷也是一種多孔材料，其吸聲原理如前所述。它采用陶瓷原料，經(jīng)相應(yīng)工藝制造而成，具有大量從表到里的三維連通的網(wǎng)狀小孔結(jié)構(gòu)。當(dāng)聲波傳入泡沫陶瓷內(nèi)部后，引起孔隙中的空氣振動，并與陶瓷筋絡(luò)發(fā)生摩擦，由于粘滯作用，聲波被轉(zhuǎn)化為熱能而消耗，從而達(dá)到吸聲效果。它具有高強(qiáng)度、高硬度、防潮、抗腐、阻燃防火、耐高溫、耐氣候變化等特點(diǎn)，能在各種常規(guī)室外環(huán)境下使用，是一種全天候的吸音降噪材料。4.4環(huán)境污染治理中的應(yīng)用 許順紅和查振林32講述了泡沫陶瓷在廢水處理和廢氣處理領(lǐng)域的應(yīng)用，并對泡沫陶瓷在環(huán)境中的應(yīng)用前景和發(fā)展趨勢作了預(yù)測。在水處理中的應(yīng)用：泡沫陶瓷在水處理中可以作為過濾器，用其替代

42、目前國內(nèi)水處理行業(yè)中使用的石英砂過濾材料，可大幅度提高水處理效率，減少環(huán)境污染，降低水處理成本。泡沫陶瓷的過濾是集吸咐、表面過濾和深層過濾于一體，且以深層過濾為主的一種過濾方式。由于泡沫陶瓷具有充分發(fā)育的孔結(jié)構(gòu)，比表面積較大，能夠吸附水中微小的懸浮物，主要以物理吸附為主。表面過濾主要發(fā)生在過濾介質(zhì)的表面，泡沫陶瓷起到一種篩濾的作用，大于微孔孔徑的顆粒被截留，被截留的顆粒在過濾介質(zhì)表面產(chǎn)生架橋現(xiàn)象，形成了一層濾膜。這層濾膜也能起到重要的過濾作用，可防止雜質(zhì)進(jìn)入過濾層內(nèi)部將微孑L很快堵塞。深層過濾發(fā)生在泡沫陶瓷內(nèi)部，由于泡沫陶瓷孔道的迂回，加上流體介質(zhì)在顆粒表面形成的拱橋效應(yīng)、慣性沖撞如布朗運(yùn)動的

43、影響，因此，其過濾精度比本身孔徑小得多，當(dāng)過濾液體介質(zhì)時，泡沫陶瓷的過濾精度約為其本身孔徑的1/10-1/51。在廢氣處理中的應(yīng)用：傳統(tǒng)的吸附工業(yè)廢氣主要可分為重力慣性除塵、濕法除塵、電除塵和過濾除塵等方法。由于濕法凈化回收系統(tǒng)存在著能耗高、二次污染的缺點(diǎn)，所以有逐漸被干法代替的趨勢。在我國以往對廢氣的過濾除塵，大多采用玻璃纖維或改性玻璃纖維作過濾材料，由于這些過濾材料耐溫較低（不能高于400）并且操作不當(dāng)容易造成纖維袋被高溫氣體擊穿等問題，所以耐高溫、抗熱震性能優(yōu)良的泡沫陶瓷越來越多的被用于高溫廢氣的過濾除塵中。4.5用作新型聲屏障材料 通過對泡沫陶瓷吸聲特性的介紹，周海燕33指出泡沫陶瓷具

44、有良好的聲學(xué)性能，力學(xué)性能，耐候性，防火性等特點(diǎn)，其材料制成的吸聲元件，在中低頻具有良好的吸聲性能，適于在公路建造聲屏障時使用。聲屏障設(shè)置的目的是隔聲降噪，因此，在聲屏障的設(shè)計中除了要求有一定的隔聲量外，還需借助材料本身的吸聲性能來減少噪聲福射強(qiáng)度。目前國內(nèi)外用于道路聲屏障的吸聲材料主要有超細(xì)玻璃棉、礦棉等無機(jī)纖維類材料，作為吸聲材料，該類材料具有許多優(yōu)點(diǎn)，如：吸聲系數(shù)大、比重輕、阻燃、導(dǎo)熱系數(shù)低、價格便宜等，但作為聲屏障的吸聲材料，僅有以上性能是不夠的。交通噪聲發(fā)生于室外露天環(huán)境，條件比較惡劣，因此，在選擇吸聲材料時首先要滿足在任何氣候和室外環(huán)境，都不會改變其原有的聲學(xué)特性，其次還要求有較高

45、的強(qiáng)度、經(jīng)久耐用、耐污染、美觀、易于施工和維護(hù)，防火防潮等特性。通過對泡沫陶瓷吸聲材料和吸聲結(jié)構(gòu)體的聲學(xué)性能和力學(xué)性能研究，指出泡沫陶瓷具有重量輕、強(qiáng)度高、吸聲性能好、經(jīng)久耐用、安全可靠、結(jié)構(gòu)形式靈活、施工安裝簡便等特點(diǎn)，吸聲用泡沫陶瓷特別適合在高溫和潮濕的環(huán)境下使用。泡沫陶瓷具有比較穩(wěn)定的力學(xué)性能，能在室外露天使用，常年經(jīng)受風(fēng)吹、日曬、雨淋、不會改變自身的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和吸聲性能，是一種理想的公路聲屏障材料。泡沫陶瓷吸聲構(gòu)件在公路交通噪聲能量集中在200千赫茲具有良好的吸聲性能，能很好的吸收因反射而產(chǎn)生的混響聲，使屏障內(nèi)行車道區(qū)域聲環(huán)境得到有效改善。泡沫陶瓷性能/價格比高，經(jīng)濟(jì)和社會效益好，代表了

46、新世紀(jì)吸聲材料的發(fā)展方向，使我國的公路聲屏障材料又增添一優(yōu)良品種，具有十分廣闊的應(yīng)用前景。4.6用作固定化酵母細(xì)胞啤酒連續(xù)主發(fā)酵工藝 程江峰，王帥34通過采用泡沫陶瓷固定化酵母細(xì)胞，并對其應(yīng)用于啤酒連續(xù)主發(fā)酵進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，獲取了優(yōu)化的工藝條件。 固定化技術(shù)應(yīng)用于啤酒的工業(yè)化生產(chǎn)，主要是實(shí)現(xiàn)快速發(fā)酵的目的，首先在主發(fā)酵階段獲得了成功，目前已應(yīng)用于整個啤酒的發(fā)酵過程，主發(fā)酵階段35。固定化酵母細(xì)胞常采用的方法是在聚合物載體中進(jìn)行包埋，將其應(yīng)用于啤酒的主發(fā)酵是較難實(shí)現(xiàn)的，由于載體結(jié)構(gòu)及尺寸的原因，只有固定在載體表面的酵母與麥子中的溶氧解除，繁殖旺盛，而包埋于載體內(nèi)的酵母與氧的接觸少，或因酒精在載體

47、內(nèi)的積累，使酵母繁殖受到抑制，因而酵母對a-氨基氮的同化率低，主發(fā)酵完畢的就液存在著游離a-氨基氮和雙乙酰含量過高的質(zhì)量問題，不易解決。泡沫陶瓷是多孔網(wǎng)絡(luò)狀陶瓷材料，其孔徑比酵母細(xì)胞大得多，而且采用媳婦固定化的方法，吸附于載體表面及多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的酵母細(xì)胞與麥汁能夠充分接觸，比較適合應(yīng)用于啤酒的主發(fā)酵。在已完成了固定化酵母細(xì)胞制備技術(shù)的基礎(chǔ)上，對泡沫陶瓷固定化酵母細(xì)胞啤酒連續(xù)主發(fā)酵工藝進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，獲取優(yōu)化的工藝條件。第五章 總結(jié)及展望5.1總結(jié)綜上所述，泡沫陶瓷的研究與發(fā)展已經(jīng)受到人們的普遍重視，特別是在冶金、化工、環(huán)保、節(jié)能、醫(yī)學(xué)、電子等方面的應(yīng)用越來越廣泛，進(jìn)一步的開發(fā)、應(yīng)用和推廣將會給

48、現(xiàn)代工業(yè)和現(xiàn)代生活帶來極大的經(jīng)濟(jì)和社會利益。首先泡沫陶瓷傳統(tǒng)的制備方法有發(fā)泡法、添加造孔劑法、溶膠-凝膠法和有機(jī)泡沫浸漬法四種；新型的制備方法有自蔓延高溫合成法和凝膠注模工藝法。各制備方法的特點(diǎn)如下：（1）發(fā)泡法通常工藝設(shè)備要求較高，操作復(fù)雜，所以在目前的技術(shù)條件下好難以廣泛應(yīng)用。（2）添加造孔劑該工藝可制成形狀復(fù)雜及各種氣孔結(jié)構(gòu)的泡沫陶瓷制品，但缺點(diǎn)是氣孔尺寸分布的可控性差、氣孔率低。（3）溶膠-凝膠法作為一種比較先進(jìn)的陶瓷材料制備方法，在粉體、薄膜以及塊體材料的制備中，已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。（4）有機(jī)泡沫浸漬法該方法通過控制料漿的性能，優(yōu)化無機(jī)粘結(jié)劑體系，嚴(yán)格控制漿料浸漬工藝過程，可制備出高性

49、能的泡沫陶瓷制品，是目前泡沫陶瓷最理想的制備方法。用這種成型方法制備的泡沫陶瓷已在多個領(lǐng)域獲得大量應(yīng)用。 （5）自蔓延高溫合成法是因?yàn)樽月臃磻?yīng)速度很快，在如此短的反應(yīng)時間內(nèi)使產(chǎn)物打到完全燒結(jié)是比較困難的，自蔓延反應(yīng)后的產(chǎn)物可以附加一個燒結(jié)進(jìn)程，以進(jìn)一步提高產(chǎn)物的強(qiáng)度。（6）凝膠注模工藝法由于氧氣對自由基聚合反應(yīng)有阻隔作用，所以，凝膠注凝工藝必須在隔絕空氣的環(huán)境下完成，相應(yīng)地對設(shè)備要求較高。其次本文總結(jié)了泡沫陶瓷的主要方面有：用作導(dǎo)電泡沫陶瓷器、用作泡沫陶瓷過濾煤氣、用作地下汽車通道聲環(huán)境、環(huán)境污染治理中的應(yīng)用、用作新型聲屏障材料和用作固定化酵母細(xì)胞啤酒連續(xù)主發(fā)酵工藝等。5.2展望泡沫陶瓷作為

50、一種新興的陶瓷種類，以其較低的制造成本、操作簡單的制備工藝、良好的機(jī)械性能受到了廣泛的關(guān)注和應(yīng)用，國際上很多國家都加入到泡沫陶瓷的研制中。我國與國外泡沫陶瓷產(chǎn)品相比還存在著一定的差距，有不少問題需要進(jìn)一步解決，如研究陶瓷的材質(zhì)，更好的提高泡沫陶瓷的性能。使之既符合耐急冷急熱的性能要求，而又具有較高的使用溫度，使它不但能用于低溫熔化的鋁合金過濾，也可以用于鋼鐵等高溫熔融金屬的過濾；提高泡沫陶瓷的強(qiáng)度，防止產(chǎn)生陶瓷粒掉渣現(xiàn)象發(fā)生；改進(jìn)制造工藝，使泡沫陶瓷的制備完成大型化、一體化，最大幅度的降低成本增強(qiáng)市場競爭力。致 謝 光陰似箭，轉(zhuǎn)眼間兩年半的我的大學(xué)學(xué)習(xí)生活即將結(jié)束，回首這段時光，受益匪淺，感想

51、頗多。 今天，我的學(xué)位論文能夠順利完成。首先要感謝我的指導(dǎo)師李老師。從論文的選題、開題、資料收集、指導(dǎo)到論文定稿，無不傾注了李老師大量的心血和汗水。在將近2個月的學(xué)習(xí)生活中，李老師給予鼓勵和幫助，使我得以順利完成學(xué)業(yè)，并且在李老師辛勤的培育下，我增長了才干。開闊了眼界，逐步走向成熟，為適應(yīng)新的學(xué)業(yè)和工作做好了準(zhǔn)備。在此謹(jǐn)向李老師表示衷心的感謝和崇高的敬意。 同時，論文工作整個過程中，我的同班同學(xué)在學(xué)習(xí)和生活中給予了我許多鼓勵和支持，使我得以專心學(xué)習(xí)，取得今天的成績。 感謝常州工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院的領(lǐng)導(dǎo)及各位老師，感謝你們在我大學(xué)學(xué)習(xí)階段給予我的關(guān)心與幫助。 在此，謹(jǐn)向上述老師以及所有關(guān)心和支持我的

52、朋發(fā)、同學(xué)表示衷心的感謝和誠摯的敬意。 最后感謝各位專家在百忙之中評閱我的論文并參加我的的論文答辯。參考文獻(xiàn)1吳慶祝,劉永先.泡沫陶瓷及其應(yīng)用J.陶瓷,2002,（2）:12-13.2陳哲,單外娥.泡沫陶瓷的研究現(xiàn)狀及展望J.十堰職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報,2003,（2）:16-54.3董毅峰,王雪瑤.泡沫陶瓷材料制備方法及應(yīng)用的研究進(jìn)展J.陶瓷,2007,（7）:50-51.4劉輝,孫偉等.多孔陶瓷材料的應(yīng)用及發(fā)展前景J.礦業(yè)工程,2005,（2）:13-17.5吳慶祝,劉永先.泡沫陶瓷及其應(yīng)用J.陶瓷,2002,（2）:12-14.6R.H Tufftas R.B.Kaplan. Refractory ceramic Foams-A Novel New Hight Teperature Structure.Am.Ceram.Soc.Bulletin,1992.7陳哲,單外峨.泡沫陶瓷的研究現(xiàn)狀及展望J.十堪職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)院,2003,(4):12-13.8段曦東.多孔陶瓷的制備性能及應(yīng)用J.陶瓷研究,1999,(4):19-22.9史可順.多孔陶瓷材料的制造工藝及進(jìn)展硅酸鹽通報J,1994,（6）:22-24.10高正亞,史旭蓮.多孔陶瓷的制備工藝J.佛山陶瓷,1999,（5）:5-6.11Carn F