多孔陶瓷是一種含有一定量空隙的無機非金屬粉末燒結體，與其他無機非金屬（致密陶瓷）的根本區別在于其是否含有空隙(氣孔)及含有多少體積百分比的空隙（氣孔）。根據成孔方法和空隙，多孔陶瓷可分為：泡沫陶瓷、蜂窩陶瓷、粒狀陶瓷，其對應氣孔率見下表。

由于一定量氣孔的存在使得多孔陶瓷的結構、性質、功能發生了顯著的改變。多孔陶瓷與致密陶瓷相比具有如下5個特點：

1、體積密度小，質量較輕。

2、較大的比表面積和良好的過濾功能。

3、低的熱傳導率，良好的隔熱和隔音性能。

4、良好的化學和物理穩定性，可適應各種腐蝕環境，具有良好的機械強度及剛度，耐熱性好。

5、工藝簡單，成本低廉。

因為這些特性，使得多孔陶瓷在許多領域有著廣泛的應用，下文將對其部分重要的應用領域做簡單的介紹。

一、多孔陶瓷用于過濾與分離材料

由多孔陶瓷的板狀或管狀制品組成的過濾裝置，具有過濾面積大和過濾效率高等特點，廣泛應用于水的凈化處理、油類的分離過濾，以及有機溶液、酸堿溶液、粘性液體、壓縮空氣、焦爐煤氣、甲烷、乙炔等的分離過濾。此外多孔陶瓷具有耐高溫、耐磨損、耐化學腐蝕等優點，在高溫流體、熔融金屬、腐蝕性流體、放射性流體等過濾分離方面，顯示出了獨特的優勢。

1、用于熔融金屬的過濾

在鑄造業中，經常使用泡沫陶瓷過濾器以除去熔融金屬中的非金屬雜質。作為熔融金屬過濾器，其服役條件相當苛刻，要求多孔陶瓷不但要有足夠的強度和較好的抗熱震性，而且要有抗金屬沖刷能力，并且不與過濾金屬起高溫反應。

過濾器的材質：通常為多組分金屬氧化物，含硅酸鹽、莫來石、繭青石、碳化硅、氧化鋯、氧化鋁、氮化硅等，與這些原料復合制成兩層或三層過濾系統。可以用于過濾鐵合金，不銹鋼，鋁、鐵、銅、青銅、鋼、鋅等。

示例：氧化鋁泡沫陶瓷過濾器

應用舉例：氧化鋁泡沫陶瓷過濾器，最高使用溫度約為1150℃，可應用于鋁及有色金屬合金溶液的過濾凈化。一方面過濾使得鋁液流動變得有序和相對平靜，另一方面泡沫陶瓷過濾器能有效清除熔融金屬中的固態夾雜，所以鋁合金等可以順利地進行鍛造、鋁箔制造、擠壓加工等工藝，得到更高品質的產品。

2、用于熱（高溫）氣體過濾

高溫除塵技術是能源利用和環境保護領域達到能源高效利用及低污染排放的一項核心技術。高溫氣體干法除塵技術要求直接在高溫條件下實現氣體的干法除塵和凈化，以最大程度地利用氣體的物理顯熱，提高能源利用率，在實現氣體潔凈排放的同時節約水資源，并避免濕法除塵所帶來的二次水污染。

干法除塵技術概況：根據除塵機理，高溫氣體干法除塵技術大致可分為慣性除塵、靜電除塵及過濾式除塵。慣性除塵器耐高溫，但除塵效率較低；靜電除塵器雖適用于高溫氣體除塵，但電極壽命短，材料穩定性差，除塵效率受粉塵的比電阻影響大；普通纖維袋式過濾除塵器盡管除塵效率高，但耐高溫性較差。

示例：脈沖袋式除塵器（過濾式）的構造圖

示例：過濾式除塵器

多孔陶瓷材料除塵特點：以工業廢氣為主的含塵廢氣溫度高、腐蝕性強，對過濾材料有很高的要求。目前正在開發和應用的多孔陶瓷材料以其耐高溫、耐腐蝕、耐磨損、重量輕、價格低、除塵效率高（可達99%以上）、使用壽命長等優點，已成為過濾式干法除塵裝置的主要材料選擇之一。

環保要求越來越突高，高性能的陶瓷過濾件越來越重要

高溫陶瓷過濾材料種類：1）氧化物陶瓷材料，如氧化鋁/莫來石、堇青石、氧化鋯等；2）非氧化物陶瓷材料，如反應結合碳化硅、黏結合碳化硅、熱壓燒結氮化硅、羥基磷灰石等。

應用場合示例：柴油清潔排放系統的關鍵材料是純的SiC蜂窩陶瓷材料，其處理后可滿足歐Ⅳ、歐Ⅴ排放標準，它可以清除汽車尾氣排放中96.5以上的顆粒，包括極細的微粒。使汽車尾氣排放顆粒標準達到歐Ⅳ以上的標準，同時也廣泛應用于其他領域，如廢氣、廢煙的環保處理。

工作原理：顆粒捕集器采用蜂窩式結構，在兩端設立有獨立的敞開與堵塞的通道，廢物從敞開的一段進入，穿越多孔的蜂窩壁，然后從相鄰的的通道排出。煙灰顆粒由于過大，無法穿越壁孔，因為被收集在通道壁上，而不會被排放到空氣中。該捕集器將會定期再生和加熱，從而消除煙灰，保持清潔。

示例：顆粒捕集器示意圖

此外，多孔陶瓷除了可以應用于高溫氣體除塵過濾，還可用于制藥、釀造行業中無菌空氣凈化。例如：采用孔徑20μm的陶瓷過濾器可以進行制藥、啤酒等釀造行業發酵用無菌空氣處理。

3、應用于水質污水處理

在工業分離過程中，如液一固分離、液一氣分離、氣一固分離、液一液分離、混合氣體分離等，均需大量性能優秀的過濾材料。特別是隨著工業的迅速發展，產生出大量氣體、液體及固體等形式的有毒工業廢料，造成嚴重的環境污染，嚴重影響人類的身心健康，同時也制約了工業的進一步發展。

引用一下某凈水器廣告，污水問題不容忽視

解決水質凈化問題、提高水處理效率，已成燃眉之急。多孔陶瓷因其材質的原因較之有機材料有更好的吸附性及對生物的親和性，用作污水處理的濾料具有處理效率高等優勢，但也有質量大、可加工性差等缺點。性能優越的多孔陶瓷往往也比較貴，因此多孔陶瓷用于廢水處理常用還需要開發廉價高效的污水處理載體濾料,提高材料的重復使用率等。盡管如此，被環保風吹的一地雞毛的大環境下，多孔陶瓷還是迎來了機遇。

4、用于食品及藥品工業的的超過濾

陶瓷膜在食品工業中顯示出潛力的超過濾用途有：從酒中分離出石碳酸和丹寧酸(蹂酸)，澄清水果汁和醋，水的純化，以及牛奶的均勻化等。在不斷增長的生物技術工業中，疫苗和酶的濃縮以及病毒的清除，其應用亦頗具意義。

陶瓷膜示例：碳化硅多通道陶瓷膜

碳化硅質多通道陶瓷膜是經特殊工藝制備而成的具有多孔結構的精密陶瓷過濾材料，多孔支撐層、過渡層及微孔膜層呈非對稱分布，過濾精度涵蓋微濾 (0.05μm-1.5μm)、超濾(0.01μm -0.05μm)、納濾(<1nm)。主要材料有多孔陶瓷膜是以氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯、碳化硅等。< span="">

陶瓷膜過濾是一種“錯流過濾”形式的流體分離過程：在壓力驅動下，原料液在膜管內高速流動，含小分子組分的澄清液向外透過膜，含大分子組分的濃縮液被膜截留，從而使流體達到分離、濃縮、純化的目的。

示例：無機陶瓷膜錯流式液固分離裝置

二、用于吸聲降噪材料

吸聲材料泡沫陶瓷具有大量三維連通的網狀孔隙。聲波傳人多孔體內部后 ，引起孔隙中的空氣產生振動并與陶瓷筋絡發生摩擦。由于粘滯作用，聲波轉變為熱能而消耗，從而達到吸收聲音的效果。

用于吸聲材料的多孔陶瓷，要求有較小的孔隙尺寸(20-150μm)、較高的孔率(60%以上)及較高的機械強度。由于多孔陶瓷優良的耐火性和耐氣候性，因而可作為隔音降噪材料用于高層建筑、地鐵、隧道等防火要求極高的場合，以及電視發射中心、電影院等有較高隔音要求的場合，并取得了很好的效果。

示例：隔音材料可以避免隔壁影廳的聲音騷擾

三、用于催化劑載體

多相催化劑普遍使用以細分狀態存在的金屬，這些細微的金屬粒子通常可由多孔陶瓷作為催化劑載體來支撐。由于多孔陶瓷具有良好的吸附能力和活性，被覆蓋催化劑后，反應流體通過多孔陶瓷孔道后，將大大提高轉換效率和反應速度。

氧化鋁是催化劑載體最為常用的選擇，但在有些場合下也選用氧化鈦、氧化鋯、氧化硅和碳化硅等。在制備陶瓷催化劑載體時，可將陶瓷粉末擠壓成各種形狀，如圓筒形、苜蓿葉形或制成中空小球，然后燒結到其最終密度。

示例：氧化鋁催化劑載體

舉個例子：用泡沫陶瓷和蜂窩陶瓷被覆貴金屬或稀土金屬催化劑后，可用于汽車尾氣處理，使層氣中的CO、CmHn化合物轉化為CO2，并能使捕獲的炭粒在較低溫度下起燃，是凈化過濾器催化再生。

另外，泡沫陶瓷還可制作光觸媒載體。在泡沫陶瓷載體上涂覆納米級的二氧化鈦微粒，則在受到紫外線激發后具有強烈的光催化氧化降解特性，可催化降解有機物和微生物，從而使空氣得到凈化。

示例：光觸媒作用機理

四、用作敏感元件

各種氣敏化學傳感器的敏感機制，都依賴于氣體物質在電極反應區或敏感材料體內達到平衡。為能快速地達到平衡，往往將電極或敏感材料制成具有發達的比表面積和氣體通道的多孔結構。

孔隙結構決定了氣體物質在多孔材料中的傳輸速度，因而也決定了這些傳感器的性能。陶瓷傳感器具有耐高溫、耐腐蝕，且制造工藝簡單，測試靈敏、準確等特點，可適于許多特殊場合。

舉例：氧化鋯傳感器

Zro氣體氧傳感器是一種廣泛用于燃燒過程控制、氣氛控制和氣體排放控制的化學傳感器，所以其電極常采用多孔結構。

工作原理：陶瓷傳感器的濕敏和氣敏元件的工作原理是，將微孔陶瓷置于氣體或液體介質中時，介質中的某些成分被多孔體吸附或與之反應，這時微孔陶瓷的電位或電流會發生變化，從而測知氣體或液體的成分。

相關閱讀：

多孔陶瓷的制備方法及應用淺析

參考文獻

1、多孔材料引論/劉培生著.

2、多孔陶瓷材料在高溫氣體干法除塵中的應用/傅曉娜著.

粉體圈 作者：小白