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：燒結溫度1400-1600℃,，保溫時間2-4小時,，確保孔壁致密化與強度提升,。低溫燒結（1400℃）保留高孔隙率（＞90%）,，高溫燒結（1600℃）增強抗壓強度（＞20MPa）。