多孔陶瓷实用技术PDF电子书下载

第1章 多孔陶瓷概述 1

1.1 多孔陶瓷的应用实例 1

1.1.1 日常生活中用到的多孔陶瓷 1

目录 1

1.1.2 工业环保等领域中多孔陶瓷的作用 3

1.1.3 应用于农业的多孔陶瓷 10

1.2 研究开发多孔陶瓷的意义 11

1.3 多孔陶瓷的定义 12

1.4.2 多孔陶瓷按孔径的分类 13

1.4 多孔陶瓷材料的类型 13

1.4.1 多孔陶瓷按材质的分类 13

1.4.3 多孔陶瓷按孔形态结构的分类 15

1.5 多孔陶瓷材料的性能 16

第2章 多孔陶瓷的性能及其测量技术 17

2.1 多孔陶瓷的力学性能 17

2.1.1 多孔陶瓷的力学模型和相对密度 17

2.1.2 多孔陶瓷的弹性行为 20

2.1.3 多孔陶瓷的断裂韧性及其测试技术 21

2.1.4 多孔陶瓷的抗压强度 23

2.1.5 多孔陶瓷的拉伸强度 24

2.1.6 多孔陶瓷的塑性形变 26

2.1.7 多孔陶瓷的抗弯强度 28

2.2 多孔陶瓷的热学性能 29

2.2.1 多孔陶瓷的动态热机械性能 29

2.2.2 多孔陶瓷的高温蠕变 30

2.2.3 多孔陶瓷的热膨胀系数 34

2.2.4 多孔陶瓷的导热系数 36

2.2.5 多孔陶瓷的高温抗弯强度 40

2.2.6 多孔陶瓷的抗热震性能 42

2.3 多孔陶瓷的光学性能 43

2.3.1 陶瓷的光学性能 43

2.3.2 长余辉光致发光多孔陶瓷材料 44

2.3.3 多孔硅发光材料 45

2.3.4 多孔氧化铝发光材料 46

2.4 多孔陶瓷的电学性能 47

2.4.1 多孔陶瓷的电阻率 47

2.4.3 多孔陶瓷的介电强度 48

2.4.2 多孔陶瓷的介电常数 48

2.4.4 多孔陶瓷的损耗因子 49

2.5 多孔陶瓷的渗透性能 49

2.5.1 测试原理 49

2.5.2 透气度的测试 50

2.5.3 测试方法 50

第3章 多孔陶瓷的制备技术 54

3.1 一般多孔陶瓷的制备工艺过程 54

3.1.1 原料加工、配料 54

3.1.2 多孔陶瓷的成型 55

3.1.3 多孔陶瓷的干燥 57

3.1.4 多孔陶瓷的烧成 57

3.1.5 具体制备工艺实例 57

3.2 原料加工工艺及配料中的造孔技术 58

3.2.1 颗粒堆积形成气孔结构 58

3.2.2 添加气体发泡剂形成多孔结构 60

3.2.3 添加造孔剂造孔工艺 64

3.2.4 本身含有气孔的配料 66

3.3.1 挤压成型造孔 71

3.2.5 盐析法工艺 71

3.3 成型工艺中的造孔技术 71

3.3.2 模板法制备多孔陶瓷（有机泡沫浸渍成型法） 74

3.3.3 溶胶-凝胶法 80

3.3.4 利用纤维构架成多孔结构 82

3.3.5 凝胶注模工艺 90

3.3.6 机械搅拌法 92

3.3.7 热压法 93

3.3.8 水热-热静压工艺 93

3.3.9 部分梯度孔隙材料的成型 93

3.4 干燥工艺中的造孔技术 95

3.4.1 超临界干燥 95

3.4.2 升华干燥工艺 96

3.5 烧成工艺中的造孔技术 98

3.5.1 烧成对孔隙结构的影响因素 98

3.5.2 泡沫玻璃的烧成技术 98

3.5.3 自蔓延高温合成（SHS）工艺 99

3.5.5 微波加热工艺 101

3.5.4 脉冲电流烧结 101

3.6 其他的造孔工艺技术 102

3.6.1 热解法制备木材多孔陶瓷 102

3.6.2 化学气相渗透或沉积（CVI、CVD）制备多孔陶瓷 104

3.6.3 原位反应法制备SiC多孔陶瓷 104

3.6.4 利用分子键构成气孔 107

3.6.5 阳极氧化法 107

3.6.6 相变造孔 107

3.6.7 腐蚀法产生微孔、中孔 108

3.6.8 等离子喷涂工艺 108

3.7 复合造孔工艺 108

3.7.1 颗粒堆积与造孔剂、发泡剂的复合造孔 109

3.7.2 溶胶-凝胶与有机泡沫浸渍成型法复合造孔 110

3.7.3 微孔梯度膜 111

3.7.4 壁流式蜂窝陶瓷过滤体 111

3.7.5 阳极氧化与超临界干燥结合制备多孔硅 114

3.8.1 制备工艺对SiC多孔陶瓷的影响 115

3.8 制备工艺对多孔陶瓷结构与性能的影响 115

3.8.2 Al2O3多孔陶瓷 118

3.8.3 硅藻土基多孔陶瓷 119

第4章 多孔陶瓷孔结构的表征技术 122

4.1 直接观测法 122

4.1.1 经验法估计气孔率 122

4.1.2 称重计算法测气孔率 123

4.1.3 断面图法分析气孔率、孔径及其分布 124

4.2.1 显微镜的选择 125

4.2 显微法 125

4.2.2 扫描电镜 126

4.2.3 透射电镜 128

4.2.4 其他电子显微技术 128

4.2.5 显微分析实例 129

4.3 压汞法 134

4.3.1 压汞法的测试原理 134

4.3.2 测试范围 134

4.3.3 孔径分布的测定 135

4.3.4 比表面积的测定 135

4.3.6 压汞法的测试步骤 136

4.3.5 气孔率的测定 136

4.3.7 压汞法的测试误差问题 137

4.3.8 压汞法的测试实例 137

4.4 气体吸附法 139

4.4.1 测量原理 139

4.4.2 测量吸附平衡等温线的主要方法 139

4.4.3 测试 140

4.5 排除法 140

4.5.2 排除法测定孔径分布的原理 141

4.5.1 排除法的分类 141

4.5.3 测试实例 142

4.6 蒸汽渗透法 149

4.6.1 基本原理 149

4.6.2 实验条件选择 150

4.6.3 孔径分布函数的求取 150

4.6.4 测试实验装置 151

4.7 小角度散射法 151

4.8 热孔计法（thermoporometry） 152

4.9 核磁共振法 152

4.10.1 分形与孔结构 153

4.10 分形维数法 153

4.10.2 分形维数的几种定义方法 154

4.10.3 分形维数的测定 155

4.10.4 无机微孔膜分形性及分形维数的测定 156

第5章 绝热及超绝热多孔陶瓷 161

5.1 绝热材料的分类 161

5.2 多孔绝热陶瓷中的热传导 162

5.2.1 热传导的基本原理 162

5.2.2 绝热多孔陶瓷中热传导的基本原理 163

5.2.3 影响绝热多孔陶瓷导热系数的因素 164

5.3 多孔绝热陶瓷的生产工艺 166

5.3.1 耐火黏土和硅藻土绝热材料的生产工艺 166

5.3.2 微孔硅酸钙绝热制品的生产工艺 168

5.3.3 泡沫玻璃和泡沫陶瓷的生产工艺 170

5.3.4 陶瓷纤维绝热材料的生产工艺 170

5.4 绝热材料的优化设计 173

5.5 超级绝热多孔陶瓷 174

5.5.1 超级绝热材料的概念 174

5.5.2 真空绝热材料 174

5.5.3 纳米级绝热材料 176

5.6 绝热材料存在的问题及其发展 184

5.6.1 目前我国绝热材料存在的主要问题及原因 184

5.6.2 绝热材料及其技术的主要发展方向 185

第6章 多孔吸声隔音陶瓷 188

6.1 多孔陶瓷吸声隔音机理 188

6.1.1 声音 188

6.1.2 吸声与隔音的理论基础 189

6.1.3 多孔吸声隔音陶瓷的结构和吸声隔音机理 189

6.1.4 影响吸声性能的因素 190

6.2 吸声材料的制备工艺 192

6.2.1 有机前驱体浸渍法 192

6.2.2 发泡法 194

6.2.3 粒状树脂堆积法 198

6.2.4 微波加热制备工艺 199

6.2.5 冷冻干燥制备工艺 199

6.2.6 湿法工艺和发泡工艺制备岩棉吸声板 200

6.2.7 离心喷吹法制玻璃棉 201

6.2.8 摆锤法 202

6.3 吸声性能的测试 203

6.3.1 吸声性能的评价 203

6.3.2 吸声性能测试 205

6.4 各种多孔吸声隔音陶瓷 211

6.4.1 无机纤维吸音材料 211

6.4.2 泡沫吸音材料 212

6.4.3 吸声建筑材料 214

7.1.1 多孔陶瓷与催化剂的结合 216

7.1 催化剂与载体的相互作用 216

第7章 多孔陶瓷载体 216

7.1.2 催化剂组分与载体间的反应 217

7.1.3 催化剂组分与载体晶型结构间的关系 218

7.1.4 蜂窝状载体和涂层 218

7.1.5 催化元素的离子进入载体晶格 218

7.2 催化剂载体的物理性质及其控制 219

7.2.1 催化剂载体的物理性质 219

7.2.2 载体物理性质的控制 221

7.2.3 其他有关问题 223

7.3.1 氧化铝的特性与作用 225

7.3 氧化铝催化剂载体 225

7.3.2 氧化铝的制备 226

7.3.3 氧化铝载体的成型 229

7.3.4 氧化铝载体的孔隙 230

7.3.5 氧化铝载体的物化性质 231

7.4 非氧化铝型催化剂载体 233

7.4.1 二氧化硅 233

7.4.2 硅藻土 235

7.4.3 二氧化钛 236

7.4.3 其他 237

7.5 汽车尾气催化剂载体 237

7.5.1 汽车排放物的种类及其危害 237

7.5.2 越来越严格的汽车尾气排放标准 238

7.5.3 催化剂载体技术的发展 239

7.5.4 汽车尾气净化载体的制备 243

7.5.5 汽车尾气催化剂载体的结构与性能 248

7.5.6 汽车尾气催化剂载体的消声作用 249

7.6.1 酶和酶的固定化方法 250

7.6 固定化酶载体 250

7.5.7 非蜂窝状的汽车尾气催化剂载体 250

7.6.2 微孔陶瓷固定化酶载体 252

7.6.3 固定化酶反应器 254

7.6.4 固定化酶和载体的应用与展望 255

7.7 其他载体 255

7.7.1 药物载体的研制 255

7.7.2 抗菌载体 256

7.7.3 香味载体 260

7.7.4 纳米二氧化钛载体及其制备技术 262

7.7.5 分子筛载体及其制备技术 263

第8章 多孔过滤陶瓷 266

8.1 多孔陶瓷的过滤机理及性能 266

8.1.1 多孔陶瓷的过滤机理 266

8.1.2 物理化学性能 267

8.1.3 过滤性能 268

8.1.4 多孔陶瓷孔道直径实验方法 269

8.1.5 多孔材料过滤精度表征方法 270

8.1.6 影响渗透性能的因素 273

8.2 用于熔融金属过滤的多孔陶瓷 274

8.2.1 泡沫陶瓷过滤器 275

8.2.2 其他用于熔融金属多孔陶瓷 276

8.2.3 多孔陶瓷过滤机 277

8.3 水过滤多孔陶瓷 278

8.3.1 用于水净化的多孔陶瓷 278

8.3.2 用于海水淡化的多孔陶瓷 279

8.3.3 用于脱水的多孔陶瓷 280

8.4 气体过滤用的多孔陶瓷 280

8.4.1 用于汽车尾气净化的多孔陶瓷 280

8.4.3 用于工业废气过滤的多孔陶瓷 281

8.4.2 用于柴油机尾气的微粒捕集器 281

8.4.4 用于发电厂的多孔陶瓷过滤器 282

8.4.5 用于空气净化的多孔陶瓷 283

8.5 用于食品医药过滤的多孔陶瓷 284

8.6 用于曝气的多孔陶瓷 288

8.7 用于电化学、燃料电池的多孔陶瓷 290

8.8 由过滤体组装成过滤装置 291

第9章 多孔生物陶瓷 295

9.1.2 植入陶瓷按与组织的反应水平分类 296

9.1.1 植入陶瓷和生物工艺学陶瓷 296

9.1 生物陶瓷 296

9.1.3 植入陶瓷按材质的分类 297

9.1.4 多孔生物陶瓷 297

9.2 羟基磷灰石与磷酸三钙 297

9.2.1 羟基磷灰石 297

9.2.2 磷酸三钙 301

9.3 多孔生物陶瓷的孔隙与性质 303

9.3.1 孔隙与机体软硬组织长入及新骨生成 303

9.3.2 孔隙率与力学性质 304

9.3.3 孔隙与生物陶瓷降解性 305

9.4 多孔生物陶瓷的制备 306

9.4.1 添加造孔剂工艺 306

9.4.2 发泡工艺 307

9.4.3 有机泡沫浸渍工艺 309

9.4.4 原位反应合成CaO-P2O5-SiO2系生物陶瓷 311

9.4.5 构建高贯通多孔生物陶瓷 311

9.4.6 其他方法 313

9.4.7 复合多孔生物陶瓷的制备 314

9.5.1 物理化学性能及其测试 317

9.5 多孔生物陶瓷的性能及其测试 317

9.5.2 生物学性能及其试验 319

9.6 多孔生物陶瓷的应用实验 320

9.6.1 多孔型羟基磷灰石／骨诱导蛋白复合人工骨的临床应用 320

9.6.2 多孔双向羟基磷灰（CPC）的临床应用 321

9.6.3 新型生物材料CFRC的应用 322

9.6.4 多孔β-TCP/BMP复合人工骨 323

9.6.5 聚磷酸钙生物陶瓷及其应用 323

9.7 多孔生物陶瓷的发展方向 324

9.6.6 多孔陶瓷组织工程化人工软骨修复动物软骨缺损 324

第10章 多孔陶瓷传感器 326

10.1 多孔陶瓷传感器类型 326

10.1.1 按材料分类 326

10.1.2 按应用方法分类 327

10.1.3 以其输出信号为分类标准 327

10.2 多孔陶瓷传感器的工作原理 328

10.2.1 多孔陶瓷作为湿敏和气敏元件的工作原理 328

10.2.2 压敏 333

10.3 气敏传感器 334

10.2.3 作为其他敏感元件的工作原理 334

10.3.1 气敏传感器的应用 335

10.3.2 多孔陶瓷气敏传感器选择性和灵敏度的控制 340

10.4 湿度传感器 346

10.4.1 单氧化物半导体多孔陶瓷传感器 346

10.4.2 钙钛矿型氧化物半导体陶瓷湿敏传感器 348

10.4.3 多孔陶瓷湿敏传感器的应用 349

10.5 多功能传感器 351

10.5.1 多孔陶瓷光湿敏传感器 352

10.5.2 多孔陶瓷力敏传感器 353

10.5.3 湿度-温度传感器 354

10.5.4 湿度-气体传感器 355

10.5.5 温度-湿度-气体传感器 355

10.5.6 热-湿-气多功能敏感器 356

10.6 多孔陶瓷传感器的未来发展方向 357

10.6.1 纳米技术与多孔陶瓷传感器 357

10.6.2 信息综合技术 358

参考文献 360