
【化】 ceramic sponge
【电】 ceramic
sponge
【化】 sponge
【医】 sponge; spongia; spongio-
陶瓷海绵(Ceramic Sponge)是一种具有多孔结构的先进陶瓷材料,其英文定义在《现代陶瓷材料手册》中被描述为“以陶瓷基体为基础,通过发泡或模板法形成的三维连通孔隙结构材料”。其核心特征包括高孔隙率(通常为70%-95%)、低密度、耐高温(可承受1000℃以上)以及化学稳定性,这些特性使其区别于传统聚合物海绵。
从材料组成看,陶瓷海绵主要采用氧化铝(Al₂O₃)、碳化硅(SiC)或氮化硅(Si₃N₄)等陶瓷基体,通过造孔剂烧结或溶胶-凝胶法制备。据《多孔陶瓷制备技术》记载,其孔径范围可控制在50μm至2mm之间,孔隙结构可通过工艺参数精确调控。
应用领域涵盖:
该术语在《材料科学大辞典》中被特别标注为21世纪新型功能材料,其机械性能与孔隙率的数学关系可表示为: $$ sigma = sigma_0 cdot (1 - phi)^n $$ 其中σ为实际强度,σ₀为致密陶瓷强度,φ为孔隙率,n为经验常数。
陶瓷海绵是一种结合了传统陶瓷材料与多孔海绵结构特性的新型复合材料。以下从定义、特性、制备方法及应用领域进行分点说明:
陶瓷海绵由纳米级陶瓷纤维或颗粒构成三维多孔网络结构,既保留了陶瓷耐高温(可达1000℃)、抗腐蚀的特性,又具备类似海绵的柔韧性和可压缩性。例如,其孔隙率可达80%以上,密度仅为传统陶瓷的1/10。
主流方法包括:
领域 | 具体用途示例 | 来源 |
---|---|---|
航空航天 | 高温隔热层、轻量化机身材料 | |
环保 | 水处理过滤、催化剂载体 | |
工业 | 高温空气过滤、能量吸收装置 | |
建筑 | 高效隔音材料、防火建材 |
2017年清华大学与布朗大学首次实现陶瓷海绵的规模化制备,2020年中国团队进一步优化其结构,开发出各向异性层状复合陶瓷海绵。该材料未来或用于隐身装备等尖端领域。
如需查看具体实验数据或完整研究列表,可参考《自然·通讯》《科学进展》等期刊原文。
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