[發明專利]一種泡沫陶瓷材料的制備方法、泡沫陶瓷材料及其應用

在審

• 申請號: 201811351320.6
• 申請日: 2018-11-14
• 公開（公告）號: CN111187095A
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 胡雪蛟;李瑤;何岸
• 申請（專利權）人: 漢泰黃石科技有限公司
• 主分類號: C04B38/10
• 分類號: C04B38/10;C04B35/10;C04B35/48;C04B35/622;C04B35/626;C04B35/64;G01N21/03
• 代理公司: 上海精晟知識產權代理有限公司 31253
• 代理人: 馮子玲

本發明涉及光學吸收技術領域，提供了一種泡沫陶瓷材料的制備方法、所制得的泡沫陶瓷材料及其應用。本發明所提供的制備方法包括泡沫預處理、漿料配置、掛漿、燒結等步驟。本發明利用聚氨酯泡沫作為骨架，燒結出高反射率且孔隙率可調的泡沫陶瓷材料，能夠實現以很小的體積顯著增加等效光程的作用，進而實現對其浸潤的氣氛進行精確測量。將本發明的泡沫陶瓷材料用于制備吸收光譜分析儀器中的光學吸收池，以較低的生產成本，即可達到顯著增加激光光程、并且增強激光信號透過率的技術效果，從而實現較佳的測量性能。

【技術領域】

本發明涉及光學吸收技術領域，具體涉及一種泡沫陶瓷材料的制備方法、泡沫陶瓷材料 及其應用。

【背景技術】

基于吸收光譜技術的工業化氣體分析和監測技術已得到廣泛的發展和應用。其中，較為 典型的為半導體激光吸收光譜分析技術(TDLAS，Tunable Diode LaserAbsorption Spectroscopy)，主要利用可調諧半導體激光器的窄線寬和波長隨注入電流改變的特性實現對 分子的單個或幾個距離很近很難分辨的吸收線進行測量。TDLAS技術中，為了實現低濃度氣 體的測量，獲得較強的吸收曲線，從Beer-Lambert定律直接來看，增加吸收可以采用的方式 有兩種：一種是選用吸收強的譜線，另一種就是加長光程。其中最直接的方法就是增加吸收 池的等效光程。

現有技術中，傳統的TDLAS氣室主要有諸如White氣室、Herriott氣室和Chernin氣室 等，在一定體積下可以將光程增加到幾百米。此類氣室隨著光程增加的需要，必須增大吸收 池的體積和重量，同時也讓吸收池價格更昂貴。因此，業內開始對新型的傳輸介質進行研究 開發。

新型的傳輸介質主要是指采用具有高反射率的介質進行光傳輸，以達到增加光程的效果。 空芯光子帶隙光纖(HC-PBFs)已被用于氣體探測。然而HC-PBFs作為氣室進行氣體測量時， 氣體是以擴散的方式進入光纖，由于空隙較小，擴散速度比較慢，所以系統的響應時間都比 較長，且無法實現較有效的改善。

Somesfalean等采用一種粉末壓實的緊密型多孔介質作為測量媒介，由于多孔介質的特 性，會導致光程加長，吸收加強；F.Venturini等研究了ZrO₂和Al₂O₃陶瓷多孔介質中的氧氣 吸收情況，發現6mm的ZrO₂多孔介質可以使光程加長1000倍。然而采用此類介質將直接 導致光信號的透過率極低，對配套采用的探測器的性能要求相當高，從而大幅度增加了檢測 成本。

【發明內容】

本發明的目的在于提供一種泡沫陶瓷材料的制備方法、泡沫陶瓷材料及在吸收光譜分析 技術中的應用，以實現反射率高、孔隙率可調的微型氣室，在很小的體積內顯著增加等效光 程，進而對其浸潤的氣氛進行精確測量。

為了解決上述技術問題，本發明的實施方式提供了一種泡沫陶瓷材料的制備方法，包括 如下步驟：(1)泡沫預處理：將聚氨酯泡沫浸入氫氧化鈉溶液中進行水解處理，反復揉搓并 用清水沖洗干凈后，放入表面活性劑溶液中浸泡，取出擠壓除去多余的表面活性劑溶液，清 水洗凈，干燥，即得改性聚氨酯泡沫；(2)漿料配置：取分散劑溶于溶劑中，加入流變劑、 粘結劑和燒結助劑，混合均勻；然后加入陶瓷基料，超聲振蕩使其分散均勻，即得漿料；(3) 掛漿：將所述改性聚氨酯泡沫置于所述漿料中，浸漬完全后干燥；(4)燒結：將掛漿后的聚 氨酯泡沫在馬弗爐內燒結，即制得所述微孔泡沫陶瓷材料。

相對于現有技術而言，本發明的實施方式利用聚氨酯泡沫作為骨架，燒結出高反射率且 孔隙率可調的微型氣室，能夠實現以很小的體積增加光程，進而實現對其浸潤的氣氛進行測 量。光程增加的大小主要與微孔陶瓷厚度、材料孔隙率以及陶瓷種類有關，可視具體情況要 求選擇特定孔隙的海綿來控制氣室的具體形貌。