一文了解蜂窝陶瓷的制备及应用

蜂窝陶瓷是一种功能性多孔材料，具有低热膨胀性、比表面积大、隔热性较好、重量较轻等特点，广泛应用于汽车尾气净化器、臭氧抑制催化剂载体、冶金工业的热交换和金属液的过滤、化学工业的化学反应载体及催化剂、采矿业的有毒气体和液体的净化处理等领域。

蜂窝陶瓷的制备

通常制备蜂窝陶瓷的材质有堇青石、钛酸铝、锂辉石、磷酸锆钠、氧化铝、锆英石、碳化硅、氮化硅、莫来石等。

制备蜂窝陶瓷原料

蜂窝陶瓷的制备工艺大致可以分为以下几种：挤压、热压铸、注浆及注凝成型。其中，使用比较广泛的是挤压和热压铸两种工艺。

挤压成型

挤压成形是通过模具将可塑性料挤压成形、微波干燥并烧制成多孔陶瓷的方法。

形成的孔通常有几个毫米大，小的孔可达微米级，而且是直线连通的，常见的孔外形有正方形、三角形、六边形。

挤压成型制备工艺流程

热压铸成型

热压铸成形为注浆成形的一种，采用在陶瓷泥料中加入石蜡和油酸、硬脂酸、蜂蜡等表面活性剂的方法，在一定温度下流体化配料，再用压缩空气将料浆压入模具中，在室温下有机物硬化后成形（有机物在高温烧结时被烧掉）。

热压铸成型工艺流程图

蜂窝陶瓷的应用

工业烟气处理

随着工业的发展，大气污染也越来越严重。为了控制大气污染，人们开发了多种净化技术。多孔蜂窝陶瓷因其性能优良，已被广泛用于烟道气中NOX、SO3的排除处理。

过滤材料

蜂窝陶瓷作为过滤材料有以下优点：化学稳定性好，耐酸碱及有机溶剂；极好的耐急热急冷性能，工作温度可高达1000℃；抗菌性能好，不易被细菌降解，不易堵塞且易再生；较强的结构稳定性，孔径分布狭窄，渗透率高；无毒，尤其适用于食品和药物的处理。

催化剂载体

在汽车尾气催化净化器采用的载体材料中，得到广泛应用的是陶瓷材料，即整体型蜂窝陶瓷载体。蜂窝陶瓷由于其发达的比表面本身具有催化功能，而涂覆特定的催化剂后，则可实现对目标反应的选择性催化，大幅度地提高通过其孔道流体的转换效率和反应速率。因此目前人们一致认为用蜂窝陶瓷制造的汽车净化器 和微粒捕捉器是控制汽车尾气排放的最有效的方法。

蓄热体

蜂窝陶瓷蓄热体具有耐高温、抗腐蚀、热震稳定性好、强度高、蓄热量大、导热性能好等显著优点，节能效果和使用寿命大大提高。蓄热式高温空气燃烧是一项具有巨大节能和环保双重功效的新型燃烧技术，蜂窝陶瓷蓄热体是蓄热式燃烧 器的关键部件，广泛用于钢铁、机械、建材、石化、有色金属冶炼等行业的各种加热炉、热风炉、热处理炉、裂解炉、 烘烤器、熔化炉、均热炉、油气锅炉等窑炉中。

目前，国内由于原料资源缺乏、生产设备简陋、生产工艺落后、磨具制造水平落后等因素，蜂窝陶瓷产品性能与世界先进水平相比仍有较大差距。今后，蜂窝陶瓷的发展趋势是改善蓄热效果、研究其热物理性能，降低热膨胀系数提高单位面积的孔数和其机械强度，提高抗热震性，延长产品使用寿命等。

参考资料：

胡定军.新型蜂窝陶瓷的研制

高陇桥.蜂窝陶瓷的应用和进展

候来广.蜂窝陶瓷的制备与应用