[发明专利]一种高强度强韧性的泡沫空心陶瓷材料

说明书

本发明公开了一种高强度强韧性的泡沫空心陶瓷材料，包括以下重量份数配比的原料：基体材料70‑80份、发泡材料15‑20份、着色剂10‑15份和添加剂5‑10份。该高强度强韧性的泡沫空心陶瓷材料，采取了添加剂、基体材料、发泡材料和着色剂混合，加工得到具有高强度与高韧性的泡沫陶瓷，其中各种原材料易于得到，成本低廉，制备手段简单。

技术领域

本发明涉及泡沫陶瓷材料技术领域，具体为一种高强度强韧性的泡沫空心陶瓷材料。

背景技术

泡沫陶瓷材料的发展始于20世纪70年代，是一种具有高温特性的多孔材料。其孔径从纳米级到微米级不等，气孔率在20％～95％之间，使用温度为常温～1600℃。

泡沫陶瓷一般可以分为两类，即开孔(网状)陶瓷材料以及闭孔陶瓷材料，这取决于各个孔穴是否具有固体壁面。如果形成泡沫体的固体仅仅包含于孔棱中，则称之为开孔陶瓷材料，其孔隙是相互连通的；如果存在固体壁面，则泡沫体称为闭孔陶瓷材料，其中的孔穴由连续的陶瓷基体相互分隔。但大部分泡沫陶瓷既存在开孔孔隙又存在少量闭孔孔隙。一般来说孔隙的直径小于2nm的为微孔材料；孔隙在2～50nm之间的为介孔材料；孔隙在50nm以上的为宏孔材料。

泡沫陶瓷的应用开始于19世纪70年代，当时仅被用作铀提纯材料和细菌过滤材料。随着泡沫陶瓷使用范围的不断扩大，其应用领域也逐渐扩大，由过滤和热工等领域逐渐扩展到隔热、吸音、电子、光电、传感、环境生物及化学领域。

微孔膜陶瓷分离膜所具有的耐酸碱、耐侵蚀、耐高温、抗老化和使用寿命长等优点已被人们所认识，并被开发应用于食品工业、生物化工、能源工程、环境工程和电子技术等许多领域。随着材料科学的发展，纳米级多孔无机膜的制备和应用成为人们研究的热点。

生物材料很多科研单位都在致力于多孔羟基磷灰石生物陶瓷材料的研究。用添加造孔剂和制作泡沫陶瓷的方法制备多孔羟基磷灰石生物陶瓷，其相互连通的孔隙有利于组织液的微循环，促进细胞的渗入和生长。研制出的泡沫陶瓷羟基磷灰石人工骨和义眼已经用于临床实验，引起了医学界和材料学界的关注。

隔热材料泡沫陶瓷具有热传导率低和抗热震性能优良等特性，是一种理想的耐热材料。由泡沫陶瓷制作的典型耐热材料为耐热砖，其材质有Zr02、SiC和镁盐及钙盐等，使用温度高达1600℃,是世界上最好的隔热材料，称之为“超级绝热材料”，被应用于航天飞机外壳的隔热及导弹头的强迫发汗等。

不过目前的泡沫陶瓷的强度与韧性无法同时符合人们的需求，在满足强度的同时韧性较差，在满足韧性的同时又无法满足人们对于强度的需求，需要一种具备高强度和高韧性的泡沫陶瓷材料。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种高强度强韧性的泡沫空心陶瓷材料，具备高强度强韧性的优点，解决了目前泡沫陶瓷无法在强度和韧性方面同时满足人们需求的问题。

(二)技术方案

为实现上述高强度强韧性的泡沫空心陶瓷材料高强度和强韧性的目的，本发明提供如下技术方案：一种高强度强韧性的泡沫空心陶瓷材料，其特征在于，包括以下重量份数配比的原料：基体材料70-80份、发泡材料15-20份、着色剂10-15份和添加剂5-10份。

优选的，所述基体材料包括玻璃纤维、膨润土、粘土、混凝土废渣、氧化铝和玻璃微珠。

优选的，所述发泡材料包括煤矸石、石灰石、硅酸钠和碳化硅。

优选的，所述着色剂包括三氧化二铁、碱式碳酸铜和硫化铜。

优选的，所述添加剂包括硅酸钠、水、可溶性高分子树脂和羧基纤维素钠。

优选的，包括以下重量份数配比的原料：基体材料75份、发泡材料18份、着色剂14份和添加剂8份。