[發明專利]一種高強度梯度多孔陶瓷的制備方法

在審

• 申請號: 201910329765.2
• 申請日: 2019-04-23
• 公開（公告）號: CN109987936A
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發明（設計）人: 湯玉斐;張琦;趙康;毛夢琛;楊依卓;焦自翔
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: C04B35/48
• 分類號: C04B35/48;C04B35/447;C04B35/46;C04B35/622;C04B38/06;C04B35/10
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 涂秀清

本發明公開了一種高強度梯度多孔陶瓷的制備方法，首先在蒸餾水中依次加入添加劑和陶瓷粉末，混合均勻，得到陶瓷漿料；其次將所得陶瓷漿料注入側面為石膏、底部為導熱材料的模具中，靜置一段時間后將模具置于冷源上定向冷凍，得到冷凍后的陶瓷漿料；接著將冷凍后的陶瓷漿料取出，置于低壓環境中干燥，得到梯度多孔陶瓷預制體；最后將所得梯度多孔陶瓷預制體在高溫下燒結，得到高強度梯度多孔陶瓷。本發明一種高強度梯度多孔陶瓷的制備方法，制備的梯度多孔陶瓷具有殘余應力小、梯度范圍可控、強度高的優點；可在過濾材料、催化劑載體、減震材料、燃料電池、人工骨替代材料和藥物釋放載體等領域具有廣泛的應用前景。

技術領域

本發明屬于材料制備技術領域，涉及一種高強度梯度多孔陶瓷的制備方法。

背景技術

多孔陶瓷材料由于具有密度低、比表面積大、導熱率小、透過性好以及耐高溫、耐腐蝕、耐磨等特性，廣泛應用于化工、環保、生物、能源、食品醫藥等領域，可以用作過濾分離、隔熱、吸聲、生物陶瓷、催化劑載體等材料使用。目前制備多孔陶瓷的方法有添加造孔劑法、化學發泡法、擠壓成型法和溶膠—凝膠法等，制備出的多孔陶瓷功能性較好，但其強度因孔隙率的增加而急劇下降，因此如何提高多孔陶瓷的強度成為目前研究的重點。

有研究表明，自然界動植物的承重部位，如動物的脛骨和植物的莖等，具有一種“內疏外密”的梯度結構：外層孔隙率低，較為致密，具有良好的抗壓性，起到支撐和保護的作用；內層孔隙率高，比表面積大，具備多孔陶瓷的功能性。

專利《仿生梯度多孔陶瓷材料的制備方法》(申請號：201310046286.2，公開日：2013-06-12，公開號：103145438A)，公開了一種仿生梯度多孔陶瓷材料的制備方法，通過注漿成型和多次冷凍干燥技術的結合，獲得孔隙率由內向外減小、具有內疏外密仿生結構的梯度多孔陶瓷材料，其梯度界面連續變化，但是該多孔陶瓷僅僅在尺寸很小的微觀界面處連續變化，而在宏觀上為階梯變化，在使用時仍然存在著殘余應力導致材料失效的危險；

專利《離心冷凍干燥制備梯度多孔陶瓷的方法》(申請號：

201410105442.2，公開日：2014-07-02，公開號：103896624A)，公開了一種采用離心冷凍干燥技術制備梯度多孔陶瓷的工藝，得到了一種“內疏外密”、無明顯界面的仿生梯度多孔陶瓷，但其孔隙梯度范圍窄，強度低；

專利《一種以冰為模板制備氧化鋯梯度多孔陶瓷的方法》(申請號：

201110264529.0，公開日：2012-04-25，公開號：102424603A)，公開了一種一種以冰為模板制備氧化鋯梯度多孔陶瓷的方法，該方法將陶瓷懸濁液澆注成型冷凍后真空干燥，然后脫模、燒結，得到氧化鋯多孔陶瓷，但該多孔陶瓷梯度結構主要沿冷凍方向變化，且抗壓強度較低，不能滿足實際需求。

文獻《Bioinspired structure of bioceramics for bone regeneration in

load-bearing sites》，(2007年《Acta Biomaterialia》第3卷第896-904頁)，采用高分子微球為造孔劑，注入成型制備內層孔隙率較高、外層密實的多孔生物陶瓷，但其梯度變化范圍較窄，同時內外層處孔隙率呈階梯式變化，具有較大的殘余應力，導致強度不高。

發明內容

本發明的目的是提供一種高強度梯度多孔陶瓷的制備方法，解決了現有技術中制備梯度多孔陶瓷強度低的問題。

本發明所采用的技術方案是，一種高強度梯度多孔陶瓷的制備方法，具體按照下述步驟進行：

步驟1，在蒸餾水中依次加入添加劑和陶瓷粉末進行混合，得到陶瓷漿料；

步驟2，將步驟1所得陶瓷漿料注入側面為石膏、底部為導熱材料的模具中，靜置一段時間后將模具置于冷源上定向冷凍，得到冷凍后的陶瓷漿料；