陶瓷基體材料
氧化鋁(Al?O?):成本低,、耐高溫(>1600℃),適用于隔熱材料,,孔隙率可達(dá)85-95%,。
氧化鋯(ZrO?):高韌性(抗彎強(qiáng)度≥300MPa),適合承載-隔熱一體化結(jié)構(gòu),,孔隙率80-90%,。
碳化硅(SiC):超高溫穩(wěn)定性(>2000℃),用于差環(huán)境,,孔隙率70-85%,。
功能改性材料
ZrB?-SiC復(fù)合體系:提升抗氧化性與高溫強(qiáng)度,適用于航空航天防熱部件,,孔隙率75-88%,。
多孔生物陶瓷:羥基磷灰石(HA)與β-磷酸三鈣(β-TCP)復(fù)合,孔隙率>90%,,用于骨組織工程,。
綠色原料設(shè)計(jì)
廢料再生利用:采用工業(yè)廢渣(如粉煤灰)或生物質(zhì)灰(稻殼灰)作為硅源,降低成本和環(huán)境負(fù)荷,。
孔隙結(jié)構(gòu)表征
SEM與壓汞法:分析孔隙形貌、孔徑分布(目標(biāo):1-200μm)及連通性,。
BET比表面積測(cè)試:驗(yàn)證孔隙率與比表面積(目標(biāo):10-50m2/g),。
力學(xué)與熱學(xué)性能測(cè)試
抗壓強(qiáng)度:萬能試驗(yàn)機(jī)檢測(cè)(目標(biāo):5-30MPa)。
導(dǎo)熱系數(shù):激光閃射法測(cè)量(目標(biāo):0.05-0.3W/m·K),。
工藝穩(wěn)定性驗(yàn)證
通過批次間孔隙率標(biāo)準(zhǔn)差(目標(biāo):±1.5%)和強(qiáng)度變異系數(shù)(CV≤5%)評(píng)估,。
超高孔隙率陶瓷的凍干工藝設(shè)計(jì)需圍繞溶劑-冰晶-燒結(jié)協(xié)同調(diào)控,配方設(shè)計(jì)需平衡固相含量與添加劑功能,,原料選擇應(yīng)兼顧性能與成本,。推薦以下優(yōu)化路徑:
工藝創(chuàng)新:嘗試離心冷凍干燥或振動(dòng)輔助凍干,提升孔隙均勻性。
配方擴(kuò)展:引入納米纖維素或石墨烯增強(qiáng)孔壁強(qiáng)度(抗壓強(qiáng)度提升50%以上),。
應(yīng)用拓展:結(jié)合含能材料凍干技術(shù),,開發(fā)多功能陶瓷(如儲(chǔ)能-隔熱一體化材料)
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