[发明专利]仿生梯度多孔陶瓷材料的制备方法

权利要求书

1.仿生梯度多孔陶瓷材料的制备方法，其特征在于，将陶瓷浆料经过冷冻后进行真空冷冻干燥，最后经过烧结，即得到仿生梯度多孔陶瓷材料。

2.根据权利要求1所述的多仿生梯度多孔陶瓷材料的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

步骤1，配制陶瓷浆料

在溶剂中依次加入分散剂和陶瓷颗粒，混合得到陶瓷浆料，共配制n≥2组陶瓷浆料，标记为T₁，T₂，T₃，…，T_n-1，T_n，其中第n组浆料中溶剂的体积比要小于第n-1组浆料中溶剂的体积比；

步骤2，冷冻

冷冻采用多次冷冻，冷冻次数与仿生梯度多孔陶瓷材料的层数相同；冷冻采用冷冻模具冷冻，冷冻模具的侧壁为管状保温材料，底面为导热金属，冷冻模具共n≥2组，分别标记为M₁，M₂，M₃，…，M_n-1，M_n，其中冷冻模具M_n的内直径要大于冷冻模具M_n-1的内直径；每次冷冻后获得的冻结体分别标记为F1，F₂，F₃，…，F_n-1，F_n；

冷冻的具体步骤如下：

第1次冷冻：将陶瓷浆料T₁注入冷冻模具M₁中，然后将冷冻模具M₁放置在冷源上定向冷冻，得到由已冻结的陶瓷浆料T₁组成的圆柱状冻结体F₁；

第2次冷冻：首先将第1次冷冻得到的圆柱状冻结体F₁放置在冷冻模具M₂的中心，然后将陶瓷浆料T₂注入在圆柱状冻结体F₁和冷冻模具M₂的侧壁之间的间隙内，静置后再将冷冻模具M₂放置在冷源上定向冷冻，得到由已冻结的陶瓷浆料T₁和已冻结的陶瓷浆料T₂组成的圆柱状同轴复合体冻结F₂；

第n次冷冻：首先将第n-1次冷冻得到的n-1层由已冻结的陶瓷浆料T₁，T₂，…T_n-1组成的圆柱状同轴复合冻结体F_n-1放置在冷冻模具M_n的中心，然后将陶瓷浆料T_n注入n-1层由已冻结的陶瓷浆料T₁，T₂，…T_n-1组成的圆柱状同轴复合冻结体F_n-1与冷冻模具M_n之间的间隙内，静置后再将冷冻模具M_n放置在冷源上定向冷冻，得到n层由已冻结的陶瓷浆料T₁，T₂，…T_n组成的圆柱状同轴复合冻结体F_n；

步骤3，真空冷冻干燥

将步骤2得到的圆柱状同轴复合冻结体F_n在真空环境下冷冻干燥，使圆柱状同轴复合冻结体F_n中的溶剂结晶体升华，得到梯度多孔坯体；

步骤4，烧结

将步骤3得到的梯度多孔坯体在800～1800℃烧结，即得仿生梯度多孔陶瓷材料。

3.根据权利要求2所述的仿生梯度多孔陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1中溶剂、陶瓷颗粒和分散剂的体积比为9500～5000：495～4750：5～450。

4.根据权利要求2或3所述的仿生梯度多孔陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述溶剂为水、叔丁醇、莰烯、水-叔丁醇溶液、叔丁醇-莰烯溶液中的任意一种；所述陶瓷颗粒为金属氧化物，金属氮化物、羟基磷灰石、磷酸三钙、粘土、碳化硅、金刚砂和堇青石中的任意一种或任意几种的混合物；所述分散剂为聚丙烯酸盐、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇缩丁醛和柠檬酸中的任意一种。

5.根据权利要求2或3所述的仿生梯度多孔陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2中定向冷冻的冷冻温度为-50～50℃。