（研究者：哈尔滨工程大学乔英杰教授等）
哈尔滨工程大学乔英杰教授及其研究团队，近期就开放式莫来石陶瓷泡沫的制备开展了研究。团队利用发泡法制备了多孔地聚物前驱体，并对其进行离子交换和热处理。通过实验参数控制获得了具有可控孔结构的莫来石陶瓷泡沫。其中热处理对孔隙率的影响显著，莫来石陶瓷泡沫在1400℃烧结2小时后，具有83.52
vol%的总孔隙率、83.23 vol%的高开孔率和1.72
MPa的抗压强度。莫来石（3Al2O3·2SiO2）在高温下具有优异的抗蠕变性和热震稳定性，是先进结构和功能陶瓷材料的重要组成部分。多孔莫来石因其独特的孔隙结构，在催化剂载体、过滤、高温绝缘等领域应用广泛。为了使莫来石陶瓷可以在较低温度下烧结，研究人员通常加入MoO3、V2O5、Y2O3等烧结助剂，但过低的温度会导致莫来石无法致密化，机械性能变差。因此急需开发一种低成本、操作简单且质量稳定的多孔莫来石陶瓷合成方法。研究团队采用偏高岭石（MK）、铝矾土和粉煤灰（FA）为原料，通过直接发泡法制备多孔地聚物前驱体。随后，将前驱体置于氯化铵溶液中进行离子交换以去除碱金属离子，再经高温烧结后获得了多孔莫来石陶瓷泡沫。研究考察了化学发泡剂浓度、离子交换时间和烧结温度对最终制品孔隙率和机械性能的影响。 ![]()
图：不同烧结温度下多孔莫来石陶瓷泡沫的显微结构
研究发现，发泡剂的浓度对地聚物样品的开孔率、孔隙率和孔径分布有显著影响，从而影响其抗压强度。离子交换时间对烧结样品影响不大，但烧结温度的升高会增加莫来石相的含量。烧结温度为1400℃时，样品孔隙结构最为稳定，具有高孔隙率和适中的机械强度。该研究成功开发了一种低成本、高效的多孔莫来石陶瓷泡沫制备方法，制备的莫来石陶瓷泡沫具有较高孔隙率和优异的力学性能。这些陶瓷泡沫材料在高温绝缘、过滤和陶瓷膜载体等领域具有广阔的应用前景。未来，研究团队计划进一步优化工艺参数，提升材料性能，并探讨其在更多领域的应用潜力。该研究论文以“Open-cell mullite ceramic foams derived from porous geopolymer precursors with tailored porosity”为题，发表于Journal of Advanced Ceramics（2023, 12(2): 279–295）。
全文链接：https://doi.org/10.26599/JAC.2023.9220682（点击“阅读原文”可转至论文原文）
