[發明專利]一種基于Gyroid曲面的多孔氧化鋁陶瓷的制備方法

在審

• 申請號: 201811320180.6
• 申請日: 2018-11-07
• 公開（公告）號: CN109516789A
• 公開（公告）日: 2019-03-26
• 發明（設計）人: 葉喜蔥;林咸參;熊金艷;吳海華
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: C04B35/117
• 分類號: C04B35/117;C04B35/622;C04B38/00;C04B38/06
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 成鋼

本發明公開一種基于Gyroid曲面的多孔Al₂O₃陶瓷及其制備方法，是基于一種三周期極小曲面Gyroid為基礎而形成的，力學性能良好，其孔隙結構光滑連續、三維連通。所制備得具有Gyroid曲面的多孔Al₂O₃陶瓷，不僅具有Al₂O₃陶瓷硬度高、耐高溫絕緣、耐侵蝕的特點，更能與Gyroid曲面結構的功能性相結合，在工業領域有極大的應用空間。所述制備方法主要包括Gyroid曲面結構的設計及3D打??；Al₂O₃陶瓷粉體及漿料的制備；多孔陶瓷的制備。本發明可以直接通過控制Gyroid曲面結構的參數化設計，三維結構、孔徑大小、孔隙率、氣孔形狀分布等精確可控，使制備的多孔Al₂O₃陶瓷更適合工業的需要。

技術領域

本發明涉及一種多孔Al₂O₃陶瓷的制備方法，具體的涉及一種基于Gyroid曲面的多孔Al₂O₃陶瓷及其制備方法。

背景技術

多孔Al₂O₃陶瓷是一種新型含有三維網狀通孔結構陶瓷，表現出許多特殊性能如滲透性、高比表面積、低熱導率、吸收能量等，可用作過濾器、多孔電極、傳感器、吸音、防震材料等，具有廣闊的前景。常用的制備方法主要包括：混料法、模板浸漬法、靜電紡絲法及電化學法。其成孔機理主要有機械擠出、顆粒堆積、成孔劑、發泡、多孔模板、凝結結構成孔，但是這些傳統制備方法不能成形復雜規則的孔道結構和孔尺寸難以控制的缺點，同時孔隙結構的成型不夠穩定，易產生裂紋，坍塌等缺陷，難以保證成品的力學性能。

發明內容

本發明提供一種基于Gyroid曲面的多孔Al₂O₃陶瓷的制備方法，這種三周期極小曲面結構除力學性能好的優點，在防撞擊性能上較其他結構具備明顯優勢外，還具備光滑連續、三維連通的孔隙結構。通過該方法可以實現對孔結構、孔隙率任意控制和調整，可以保證孔結構的均勻一致，便于獲取特定工況下的最佳孔隙度，可以制備高性能陶瓷材料及大尺寸結構復雜的零部件。制備出孔隙連通率高，孔隙率可控，且強度較高的多孔Al₂O₃陶瓷。其中，該制備方法包含以下幾個步驟：

(1)PLA骨架的制備：利用熔融沉積式3D打印機直接打印所設計的PLA材料的Gyroid曲面的反向三維結構，分層厚度0.1～0.2mm，打印速度60mm/s，周期參數1～4，曲面厚度0.5～2mm。

(2)陶瓷漿料的制備：將Al₂O₃粉，CaO粉，MgO粉，SiO₂粉和TiO₂粉按89.5～93.5：0.3～0.6：0.06～0.09：0.2～0.3：0.5～1.5比例稱量混合(所述的陶瓷漿料中Al₂O₃粉，MgO粉，SiO₂粉，CuO粉和TiO₂粉優選質量比為93.5：0.3：0.09：0.21：0.5)，球磨4h后，過篩得到顆粒粒度≤1μm的陶瓷粉體；

(3)陶瓷漿料的制備：將步驟(2)所述的陶瓷粉體倒入去離子水中，粉末與去離子水的質量比1：0.8-1.2。置于滾筒式球磨機中混料2～3h，回轉速度80～100r/min，最后加入分散劑1～3wt％阿拉伯樹膠，攪拌，在陳腐24h后得到氧化鋁陶瓷漿料；