[发明专利]一种微米级蜂窝陶瓷及其孔径和孔壁尺寸的调控方法

权利要求书

1.一种调控微米级蜂窝陶瓷孔径和孔壁尺寸的方法，其特征在于：通过调节海藻酸钠的种类和陶瓷粉体的含量，来调控蜂窝陶瓷的孔径尺寸和孔壁厚度，具体为通过调节降低海藻酸钠M/G值，来减小所制得的微米级蜂窝陶瓷的孔径尺寸和孔壁厚度，以及增加单位面积的孔数目；通过增加海藻酸钠的用量，来减小所制得的微米级蜂窝陶瓷的孔径尺寸；通过增加陶瓷粉体的用量，来减小所制得的微米级蜂窝陶瓷的孔径尺寸以及增加所制得的微米级蜂窝陶瓷的孔壁厚度；其具体步骤如下：

步骤一、将陶瓷粉体与水混合，加入海藻酸钠作为调节剂，其中陶瓷粉体的质量分数为2%～25%，海藻酸钠的质量分数为0.2%～3%，混合并球磨，制备出分散均匀的陶瓷浆料；

所述海藻酸钠的基本组成结构单元为(1-4)-α-L-古罗糖醛酸，记为G单元，以及(1-4)-β-D-甘露糖醛酸，记为M单元；M/G为M单元和G单元的摩尔分数的比值，不同种类的海藻酸钠为具有不同M/G值的海藻酸钠，所述M/G值的调节范围为0.5～1.2；

步骤二、将步骤一所得到的陶瓷浆料注入模具，浆料上表面喷涂固化剂固化，固化完成后，脱模，得到湿坯；

步骤三、将步骤二所得到的湿坯在酸性条件下置换金属离子，然后溶剂置换，干燥后得到蜂窝陶瓷干坯；

步骤四、将步骤三所得到的蜂窝陶瓷干坯进行排胶、烧结后得到调控了孔径和孔壁尺寸的微米级蜂窝陶瓷。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤一中所述陶瓷粉体为氧化铝。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤二中所述模具的材质为致密橡胶、玻璃、塑料或聚四氟乙烯，模具四周预涂覆海藻酸钠。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤二中所述固化剂为氯化钙或氯化铜水溶液，其浓度为0.05mol/L～3mol/L，固化剂喷涂厚度为1～2cm，固化时间为12～60小时。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤三中所述湿坯在酸性条件下置换金属离子，指在葡萄糖酸内酯、盐酸或甲酸甲酯溶液中以氢离子置换凝胶中的金属离子；其中，在葡萄糖酸内酯溶液中置换时，所述葡萄糖酸内酯溶液的浓度为0.5mol/L～3mol/L，温度为60℃，时间为8～36小时；在盐酸溶液中置换时，所述的盐酸溶液的浓度为0.5mol/L～2.0mol/L，温度为25℃，时间为4～12小时；在甲酸甲酯溶液中置换，所述的甲酸甲酯溶液的浓度为0.5mol/L～1.5mol/L，温度为25℃，时间为8～16小时。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤三中所述溶剂置换指用有机溶剂置换湿坯中的水溶剂，所用的有机溶剂为乙醇或叔丁醇，置换时间为10～16小时，步骤三中所述的干燥是指将溶剂置换后的湿坯室温干燥、冷冻干燥或者烘箱中60～80℃加热干燥以得到干坯。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤四中所述排胶是指将陶瓷干坯在排胶炉内在600℃温度下进行排胶，排胶时间为2小时。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤四中所述烧结是指将排胶后的干坯在窑炉内，在1200～1500℃温度下进行烧结，烧结时间为2小时。

9.一种微米级蜂窝陶瓷，其特征在于：所述微米级蜂窝陶瓷是通过权利要求1～8任意一条权利要求所述方法所制备得到的，该蜂窝陶瓷具有均一有序排列的微米级直通孔，其孔径为10～300μm，孔壁厚度为5～100μm，其总孔隙率为30%～80%，抗压强度为30～130MPa。