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(jié)強度，核心組分與配比如下：

基礎(chǔ)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(jié)劑增強結(jié)構(gòu)強度。

功能添加劑

粘結(jié)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(jié)構(gòu)缺陷。

超高孔隙率陶瓷的凍干工藝需通過低溫凍結(jié)與真空升華的協(xié)同作用,，結(jié)合冰晶模板法實現(xiàn)孔隙結(jié)構(gòu)調(diào)控,。以下為關(guān)鍵設(shè)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(jié)構(gòu)，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(diào)控冰晶交聯(lián)度,，形成三維貫通孔道,。

復(fù)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(jié)構(gòu),，適用于孔隙率80-95%的需求,。

冷凍與升華參數(shù)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(jié)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(jié)參數(shù)：燒結(jié)溫度1400-1600℃，保溫時間2-4小時,，確?？妆谥旅芑c強度提升。低溫?zé)Y(jié)（1400℃）保留高孔隙率（＞90%）,，高溫?zé)Y(jié)（1600℃）增強抗壓強度（＞20MPa）,。