
【化】 ceramic sponge
【電】 ceramic
sponge
【化】 sponge
【醫】 sponge; spongia; spongio-
陶瓷海綿(Ceramic Sponge)是一種具有多孔結構的先進陶瓷材料,其英文定義在《現代陶瓷材料手冊》中被描述為“以陶瓷基體為基礎,通過發泡或模闆法形成的三維連通孔隙結構材料”。其核心特征包括高孔隙率(通常為70%-95%)、低密度、耐高溫(可承受1000℃以上)以及化學穩定性,這些特性使其區别于傳統聚合物海綿。
從材料組成看,陶瓷海綿主要采用氧化鋁(Al₂O₃)、碳化矽(SiC)或氮化矽(Si₃N₄)等陶瓷基體,通過造孔劑燒結或溶膠-凝膠法制備。據《多孔陶瓷制備技術》記載,其孔徑範圍可控制在50μm至2mm之間,孔隙結構可通過工藝參數精确調控。
應用領域涵蓋:
該術語在《材料科學大辭典》中被特别标注為21世紀新型功能材料,其機械性能與孔隙率的數學關系可表示為: $$ sigma = sigma_0 cdot (1 - phi)^n $$ 其中σ為實際強度,σ₀為緻密陶瓷強度,φ為孔隙率,n為經驗常數。
陶瓷海綿是一種結合了傳統陶瓷材料與多孔海綿結構特性的新型複合材料。以下從定義、特性、制備方法及應用領域進行分點說明:
陶瓷海綿由納米級陶瓷纖維或顆粒構成三維多孔網絡結構,既保留了陶瓷耐高溫(可達1000℃)、抗腐蝕的特性,又具備類似海綿的柔韌性和可壓縮性。例如,其孔隙率可達80%以上,密度僅為傳統陶瓷的1/10。
主流方法包括:
領域 | 具體用途示例 | 來源 |
---|---|---|
航空航天 | 高溫隔熱層、輕量化機身材料 | |
環保 | 水處理過濾、催化劑載體 | |
工業 | 高溫空氣過濾、能量吸收裝置 | |
建築 | 高效隔音材料、防火建材 |
2017年清華大學與布朗大學首次實現陶瓷海綿的規模化制備,2020年中國團隊進一步優化其結構,開發出各向異性層狀複合陶瓷海綿。該材料未來或用于隱身裝備等尖端領域。
如需查看具體實驗數據或完整研究列表,可參考《自然·通訊》《科學進展》等期刊原文。
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