超高孔隙率陶瓷是通過凍干法獲得的,。而獲得凍干的超高孔隙率陶瓷的主要在配方和凍干工藝處理,。
料液配方需平衡固相含量、分散性與粘結強度,，核心組分與配比如下：
基礎原料與固相含量
陶瓷粉末：選擇高比表面積納米粉體（如Al?O?,、ZrO?、SiC）,，粒徑≤1μm,，占比30-50vol%，確保漿料流動性,。
固相含量控制：固相含量越低（如20-30vol%）,，孔隙率越高（可達95%），但需添加粘結劑增強結構強度,。
功能添加劑
粘結劑：羥丙基甲基纖維素（HPMC）或聚乙烯醇（PVA）,，占比0.5-1.5%，提升坯體強度,，防止干燥開裂,。
分散劑：聚丙烯酸銨（NH?PAA）或四甲基氫氧化銨（TMAH），占比0.6-0.8%，防止顆粒團聚,，優(yōu)化漿料均勻性,。
造孔劑（可選）：添加可分解聚合物微球（如聚苯乙烯），占比5-10%,，進一步擴大孔隙率至98%,。
漿料制備工藝
球磨混合：以200-1000r/min研磨20-60分鐘，確保漿料均勻無團聚,。
脫氣處理：真空脫氣（-0.095MPa）去除氣泡,，避免凍干后孔結構缺陷。
超高孔隙率陶瓷的凍干工藝需通過低溫凍結與真空升華的協(xié)同作用,，結合冰晶模板法實現(xiàn)孔隙結構調控,。以下為關鍵設計要素：
溶劑選擇與冰晶控制
水系溶劑（如水）：形成薄片狀孔隙結構，適用于低孔隙率需求（70-85%）,。冰晶生長方向平行于溫度梯度,，可通過降低冷凍溫度（如-40℃至-80℃）減小冰晶尺寸，提升孔隙均勻性,。
非水系溶劑（如莰烯）：形成樹枝狀連通孔隙,，孔隙率可超90%。需在溶劑熔點以上（莰烯熔點約50℃）制備漿料,，并通過梯度冷凍（如-20℃至-50℃）調控冰晶交聯(lián)度，形成三維貫通孔道,。
復合溶劑體系：混合水與有機溶劑（如乙二醇）,，平衡環(huán)保性與孔隙結構，適用于孔隙率80-95%的需求,。
冷凍與升華參數(shù)優(yōu)化
冷凍速率：快速冷凍（速率≥50℃/min）促進細小冰晶生成,，孔隙直徑可控制在1-50μm；慢速冷凍（≤5℃/min）形成大尺寸孔隙（50-200μm）,，但孔隙率降低,。
真空度與溫度梯度：升華階段真空度≤10Pa，擱板溫度逐步升高（如-30℃→+30℃）,，避免塌陷,。結合振動輔助（2-10Hz）加速冰晶升華，減少干燥時間30%以上,。
后處理工藝
燒結參數(shù)：燒結溫度1400-1600℃,，保溫時間2-4小時，確?？妆谥旅芑c強度提升,。低溫燒結（1400℃）保留高孔隙率（＞90%），高溫燒結（1600℃）增強抗壓強度（＞20MPa）。
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