多孔陶瓷材料是一類重要的陶瓷材料，由于其特有的三維多孔結構使其具有高孔隙率、良好的化學穩定性、小體積密度及低導熱性等特點，從而被廣泛應用于眾多領域。多孔陶瓷的種類很多，按孔隙形態可以分為三類：粒狀陶瓷燒結體、泡沫陶瓷和蜂窩陶瓷。按孔徑大小分類可分為：微孔陶瓷(孔徑小于2nm)、介孔陶瓷(孔徑介于2~50nm)和宏孔陶瓷(孔徑大于50nm)3類。多孔陶瓷由于均勻分布的微孔和孔洞、孔隙率較高、體積密度小，還具有發達的比表面，陶瓷材料特有的耐高溫、耐腐蝕、高的化學和尺寸穩定性，使多孔材料可以在氣體液體過濾、凈化分離、化工催化載體、吸聲減震、保溫材料、生物殖入材料，特種墻體材料和傳感器材料等方面得到廣泛的應用。因此，多孔陶瓷材料及其制備技術受到廣泛關注。

一、多孔陶瓷材料的制備方法

1、擠壓成型法 

擠壓是一種塑性變形工藝，可分為熱擠壓和冷擠壓。一般是在壓力機上完成，使工件產生塑性變形，達到所需形狀的一種工藝方法。其過程是將制備好的泥條通過一種預先設計好的具有蜂窩網格結構的模具擠出成形，經過燒結后就可以得到典型的多孔陶瓷。

現在用于汽車尾氣凈化的蜂窩狀陶瓷，它是將制備好的泥條通過一種預先設計好的具有蜂窩網格結構的模具擠出成型，經過燒結后得到典型的多孔陶瓷。這種工藝的優點在于，可根據實際需要對孔形狀和大小進行精確設計;缺點是不能成型復雜孔道結構和孔尺寸較小的材料，同時對擠出物料的塑性有較高要求。

2、顆粒堆積成孔工藝法 

顆粒堆積工藝是在骨料中加入相同組分的微細顆粒，利用微細顆粒易于燒結的特點，在高溫下液化，從而使骨料連接起來。骨料粒徑越大，形成的多孔陶瓷平均孔徑就越大，并呈線性關系。骨料顆粒尺寸越均勻，產生的氣孔分布也越均勻，孔徑分布也越小。另外，添加劑的含量和種類，以及燒成溫度對微孔體的分布和孔徑大小也有直接關系。這種工藝主要優點在于工藝簡單，制備強度高;不足之處在于氣孔率低。

3、添加造孔劑工藝法

該工藝是通過在陶瓷配料中添加造孔劑，利用這些造孔劑在坯體中占據一定的空間，高溫燃盡或揮發后在陶瓷體中留下孔隙。利用這種工藝可以制備形狀復雜、氣孔結構各異的多孔陶瓷制品。該工藝與普通的陶瓷相比，關鍵在于造孔劑的種類和選擇，其次是粒徑的大小。造孔劑可以分為有機和無機兩類。添加造孔劑法工藝的優點在于:氣孔率的大小和氣孔形狀可以調節;工藝簡單;不足之處在于:氣孔分布均勻性差，不適合制取氣孔率高的制品。

4、發泡工藝法 

發泡工藝是向陶瓷組分中添加有機或無機化學物質，在加熱處理期間形成揮發性的氣體，制備出各種孔徑大小和形狀的泡沫陶瓷，使用該方法干燥和燒結可以制成網眼型和泡沫型兩種多孔陶瓷。發泡工藝法更易控制制品的形狀、成分和密度，特別適合用于閉孔陶瓷制品的生產。

5、溶膠-凝膠工藝法 

溶膠-凝膠方法可以制備納米級的微孔陶瓷，它是利用凝膠化過程中膠體粒子的堆積以及凝膠處理、熱處理過程中留下小氣孔，形成可控的多孔材料。基本過程是將金屬醇鹽溶于低級醇中，緩慢地滴入水進行水解反應，得到相應金屬氧化物的溶膠，調節該溶膠的pH值，納米級的金屬氧化物顆粒就會產生聚集。溶膠-凝膠法主要用來制備微孔陶瓷材料，特別是微孔陶瓷薄膜。該工藝制得多孔陶瓷孔徑分布范圍極為狹窄，其孔徑大小可通過溶液組成和熱處理過程的調節來控制，是目前最陶瓷濾膜的主要生產工藝。

6、冷凍干燥技術

冷凍干燥技術可以制備具有復雜孔洞結構的多孔陶瓷。當陶瓷漿料冷凍凝固時，同時控制晶體冰的生長方向；在低壓的條件下進行干燥處理，此時冰升華直接變成氣體；再將所得的坯體進行燒結。從而得到具有內部孔洞定向排列的多孔陶瓷。通過控制起始漿料濃度和燒結時間可以控制孔的結構。由于該工藝成型過程中不使用有機物造孔劑，不產生污染，具有環境友好性，在當今可持續發展的經濟環境下具有良好的應用前景。

二、多孔陶瓷的應用

多孔陶瓷材料目前其應用主要集中在以下幾方面。

1、建筑材料

由于多孔陶瓷具有輕質、不易燃、隔音隔熱、加工性能及裝飾性能好等特點，在建筑行業獲得了廣泛的應用。具有閉口氣孔的可作為內外墻、地板和天花板貼面、冷庫的隔熱層，也可用作水上漂浮材料；具有開孔的可作為音樂廳、廣播室的貼面吸音材料。

2、催化劑載體

由于多孔陶瓷材料具有較高的表面活性和吸附性能， 將催化劑負載于多孔陶瓷材料上，可以有效地增加化學反應的接觸面積，提高反應速率和轉化率，從而提高催化效果。據統計，目前世界上90%的車用催化器載體是多孔陶瓷載體。

3、過濾分離器

由于多孔陶瓷材料具有較高的氣孔率，當濾液通過時，其中的懸浮物、膠體及微生物等污染物質被阻截在過濾介質表面或內部，從來達到了分離凈化的目的。主要包括：熔融金屬過濾，除去液態金屬中雜物和氣體；精密過濾，如制糖、、釀造以及自來水凈化；氣體分離和過濾，除去放射性污染物；流態化隔板和電解槽隔板等。

4、生物醫學材料

多孔生物陶瓷具有良好的生物相容性、良好的骨誘導作用，穩定的理化性能，無毒副作用的特點而被用于制作生物醫用材料。多孔的羥基磷灰石被應用于制造人造齒科材料、人造骨等。

5、航天透波材料

閉孔結構的多孔陶瓷具有低介電損耗，低密度以及在單位厚度上對雷達波的吸收率較其它陶瓷材料低等特性，使其在要求高透波的航天材料方面具有良好的應用潛力。

小結：隨著控制材料的細孔結構水平的不斷提高以及各種新材質、高性能多孔陶瓷材料的不斷出現，多孔陶瓷的應用領域與應用范圍也在不斷擴大。今后，多孔陶瓷的發展方向主要將集中在對多孔材料孔結構控制基礎研究，這其中包括對梯度孔結構、雙孔結構、納米孔結構控制等。如何通過現代檢測設備，定量、可靠、系統地描述多孔陶瓷與泡沫陶瓷材料孔結構與性能表征；建立宏觀性能與孔結構參數之間的關系，這是多孔陶瓷材料研究中的共性基礎科學問題，也是急需解決的專業難題。

（粉體圈 作者：敬之）