多孔陶瓷隔熱保溫材料是什么？應(yīng)用價(jià)值怎樣？

多孔陶瓷是一種含有出氣孔的陶瓷基復(fù)合材質(zhì)，除開具備結(jié)構(gòu)陶瓷自身的耐熱、抗腐蝕與不衰老等特性外，還具備其他高密度原材料所不具備的不錯(cuò)特點(diǎn)，如質(zhì)量輕、吸音、隔熱保溫、吸取能量、高比表面等。這種特性促使多孔陶瓷還可以在過慮凈化處理、金屬催化劑附載、吸音、避震、阻燃和隔熱保溫等多個(gè)方面具有較好的運(yùn)用。隔熱保溫凝膠生產(chǎn)廠家表示，從總體上保溫隔熱材料特性來講，因?yàn)榇善髯陨淼膶?dǎo)熱系數(shù)比較低，多孔材料內(nèi)充溢氣體又很好地提升了原材料的耐火性能，促使多孔陶瓷可作為持續(xù)高溫保溫隔熱材料被用于工程建筑、航空航天、倉儲(chǔ)物流、機(jī)械設(shè)備等行業(yè)，在各類房屋建筑、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、電冰箱、爐窯等工程應(yīng)用較為可用，是不可或缺的隔熱保溫、隔熱保溫、隔冷新型功能材料。所以對(duì)多孔陶瓷保溫材料的探索擁有較為重要的實(shí)際意義。

多孔陶瓷原材料

保溫材料根據(jù)其對(duì)于主要用途區(qū)別，可分為持續(xù)高溫隔熱保溫和超低溫隔熱保溫兩大類。持續(xù)高溫隔熱保溫就是為了阻攔物件內(nèi)部結(jié)構(gòu)熱量向擴(kuò)散，提升熱量使用率，或是維持物件或容器環(huán)境溫度不降低；超低溫保溫材料就是為了阻攔外部熱量傳到，因此避免物件內(nèi)部結(jié)構(gòu)溫度上升。隔熱保溫凝膠生產(chǎn)廠家表示，多孔陶瓷具有很高的溶點(diǎn)，一般做為高溫隔熱材料，現(xiàn)階段，1600℃?zhèn)鹘y(tǒng)燃?xì)鉅t和高溫爐中已經(jīng)廣泛應(yīng)用多孔陶瓷做為保溫材料；在神州系列產(chǎn)品宇宙飛船，長(zhǎng)征系列火箭中，多孔陶瓷和金屬保溫材料等構(gòu)成雙層保溫材料獲得了非常好的運(yùn)用；航天飛船的隔熱保溫機(jī)殼是通過抽真空得多孔陶瓷所組成的，真空泵多孔陶瓷是當(dāng)前世界較好的保溫材料。

1.化學(xué)纖維多孔陶瓷

陶瓷纖維是一種集傳統(tǒng)式保溫隔熱材料、耐火保溫材料優(yōu)異特性于一體的纖維輕質(zhì)耐火材料，關(guān)鍵成分為硅酸鋁板，構(gòu)造具備孔隙率高，出氣孔直徑大及比表面積等優(yōu)點(diǎn)。隔熱保溫凝膠生產(chǎn)廠家表示，陶瓷纖維新產(chǎn)品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)組織架構(gòu)是一種由陶瓷纖維和空氣所組成的多孔材料，超微結(jié)構(gòu)特征是固體和液相都是以連續(xù)相的方式存有，固體化學(xué)物質(zhì)以纖維存有，并組成連續(xù)相框架，而液相則持續(xù)存在紡織材料的支撐板空隙當(dāng)中。也正是因?yàn)樘沾衫w維具備這類構(gòu)造，使之出氣孔率很高、孔洞直徑和比表面比較大，從而使得陶瓷纖維具備良好的耐火性可以跟比較小的表觀密度。

莫來石纖維多孔結(jié)構(gòu)化學(xué)纖維架狀構(gòu)造孔眼的SEM相片

陶瓷纖維保溫材料因?yàn)榫邆涿芏刃　?dǎo)熱系數(shù)低及其熱導(dǎo)率高優(yōu)勢(shì)，一直是巡航導(dǎo)彈及其航天飛行器熱防御系統(tǒng)隔熱保溫的較佳選擇原材料，比如快速航行航天飛機(jī)表面隔熱保溫使用的隔熱瓦就是其中一種。

2.粗顆粒煅燒瓷器

伴隨著工業(yè)化的高速發(fā)展，陶瓷產(chǎn)業(yè)和冶金工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈所產(chǎn)生的粉煤灰和瓷器廢棄物愈來愈多，有科研人員以打磨拋光廢料、持續(xù)高溫砂、超低溫沙、黏土為主要原料制取了具備墻體保溫功能性的節(jié)能型多孔陶瓷原材料，完成了真的意義上廢物利用。此方法制取出的多孔陶瓷，其耐火性能比抗壓強(qiáng)度比不上其他的瓷器，但其加工工藝簡(jiǎn)易，原材料豐富多彩且質(zhì)優(yōu)價(jià)廉，還可以將一些工業(yè)廢料開展環(huán)境友好解決。

用打磨拋光渣、湖南省石灰粉、b5砂及初級(jí)球土制取的節(jié)能型多孔陶瓷原材料

因?yàn)槟茉垂?yīng)的效率耗費(fèi)，大家一直在努力的將廢料轉(zhuǎn)換的原材料運(yùn)用到工業(yè)化生產(chǎn)中，例如運(yùn)用石英砂等制取非粘土空心磚，既能做到節(jié)省原材料的目地，又能夠節(jié)能降耗。現(xiàn)階段歐美國家70~80%的墻面的原材料都成了空心磚，運(yùn)用多孔結(jié)構(gòu)保溫材料能使房子做到冬冷夏熱效果，在非常大的層面上能夠減少暖氣和空調(diào)等電器應(yīng)用，間接的節(jié)省了電力能源。

3.多孔結(jié)構(gòu)熱障陶瓷涂層

熱障陶瓷涂層是時(shí)下用以飛機(jī)場(chǎng)發(fā)起的較有效保溫材料，技術(shù)性較完善的是空氣氧化釔穩(wěn)定氧化鋯鍍層（PYSZ）TBCs，熱障涂層早已廣泛用于航天飛機(jī)和渦輪增壓的冷端構(gòu)件，根據(jù)減少金屬材料基材溫度來維護(hù)冷端構(gòu)件。為了能進(jìn)一步的提升熱障涂層的耐火性能，大家也通過把熱障涂層制取成多孔結(jié)構(gòu)形狀。有科研人員探討了環(huán)境溫度及其孔隙率對(duì)傳熱系數(shù)產(chǎn)生的影響，確定引進(jìn)孔隙能夠提升熱障涂層的耐火性能。

激光工藝下制取的熱障涂層（a）表面外貌（b）SEM外貌

4.復(fù)合型隔熱保溫瓷器

多孔陶瓷保溫材料主要運(yùn)用于持續(xù)高溫隔熱保溫場(chǎng)所，但隔熱保溫實(shí)際效果因?yàn)槭艿缴a(chǎn)工藝流程限制還無法進(jìn)一步的提升，難以同時(shí)符合各項(xiàng)規(guī)定，所以學(xué)者根據(jù)制取陶瓷基復(fù)合材質(zhì)去彌補(bǔ)這種不夠，如瓷器納米纖維效率隔熱保溫復(fù)合材質(zhì)，持續(xù)高溫雙層隔熱保溫陶瓷復(fù)合材料等。

1、瓷器納米纖維效率隔熱保溫復(fù)合材質(zhì)

在納米纖維中適度的加上陶瓷纖維所形成的復(fù)合材質(zhì)。納米纖維是一種以納米技術(shù)數(shù)量級(jí)膠體粒子彼此匯聚組成納米技術(shù)多孔結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，并且在孔隙中充斥著汽態(tài)助懸劑的一種高分散化固體原材料。納米纖維是當(dāng)前隔熱保溫較有效的保溫材料，質(zhì)量輕多孔結(jié)構(gòu)耐熱金屬氧化物納米纖維做為保溫材料對(duì)航空航天事業(yè)發(fā)展趨勢(shì)較為重要，已經(jīng)被用于航天飛機(jī)艙體隔熱保溫、飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)熱防護(hù)、太空車然料儲(chǔ)存罐隔冷和外太空生命的起源探尋等多個(gè)方面。

SiO?納米纖維是當(dāng)前科學(xué)研究至廣、隔熱保溫運(yùn)用更為完善的納米纖維類型，但是目前急缺要解決納米纖維本身內(nèi)部結(jié)構(gòu)顆粒物中間弱連接所造成的瓷器延性難題?；诖耍Y(jié)構(gòu)力學(xué)提高一直是SiO?氣凝膠隔熱材料研究的核心方位，釬維復(fù)合型提高是比較合理且比較常見的提高方式，一般將不同種類的、不一樣直徑長(zhǎng)、滌綸短纖維引進(jìn)膠體溶液-疑膠制備方法得到SiO?納米纖維復(fù)合材質(zhì)。近些年，隔熱保溫用纖維增強(qiáng)SiO?納米纖維復(fù)合材質(zhì)在加強(qiáng)和提高化學(xué)纖維與SiO?納米纖維基材間的相界面融合和運(yùn)用特殊功能纖維去滿足SiO?氣凝膠材料的軟性、高韌性、低燒導(dǎo)和耐熱等數(shù)據(jù)規(guī)定兩個(gè)方面已經(jīng)取得關(guān)鍵進(jìn)度。

持續(xù)纖維增強(qiáng)SiO?納米纖維復(fù)合材質(zhì)外貌

2、持續(xù)高溫雙層隔熱保溫陶瓷復(fù)合材料

由持續(xù)高溫的隔層多孔陶瓷原材料組成，金屬材料保溫材料一般以片層方式存有。高溫下熱傳遞是熱傳導(dǎo)的重要的形式，因而選用若干層具有較強(qiáng)透射率熱透明金屬箔做為隔熱屏，以持續(xù)高溫?zé)o機(jī)纖維紙做為間距物，更替疊鋪成的復(fù)合型保溫材料，金屬箔反射面熱傳遞，間距物用于阻礙導(dǎo)熱，從而減少陶瓷纖維保溫材料持續(xù)高溫輻射傳熱，提升隔熱保溫實(shí)際效果。這類雙層復(fù)合型隔熱保溫結(jié)構(gòu)陶瓷是一種較為效率的高溫隔熱材料，可以用于載人航天飛船駕駛艙的隔熱保溫，并且在長(zhǎng)征系列火箭發(fā)動(dòng)機(jī)和遠(yuǎn)程導(dǎo)彈的部分地區(qū)獲得了運(yùn)用。

5.總結(jié)

多孔陶瓷具備不錯(cuò)的耐火性能，相對(duì)較高的環(huán)境溫度承受力，在高溫下隔熱保溫行業(yè)具備無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，尤其是在艱苦環(huán)境、對(duì)品質(zhì)有嚴(yán)苛標(biāo)準(zhǔn)的航天工程熱防護(hù)行業(yè)，因而多孔陶瓷作為保溫材料具備十分優(yōu)良未來發(fā)展趨勢(shì)?，F(xiàn)階段，科研人員已研發(fā)了多種多樣多孔陶瓷保溫材料并且在生活實(shí)踐中交付使用，但是對(duì)多孔結(jié)構(gòu)保溫材料的研發(fā)仍存在著一些局限與不足，比如對(duì)原材料的各種各樣傳熱流程的原理、控制條件還沒有完全把握，對(duì)多孔陶瓷耐火性平衡的操縱要素也不可以完全操控等，因而牽制時(shí)多孔陶瓷更廣泛應(yīng)用。將來研究綜述工作人員應(yīng)當(dāng)更進(jìn)一步探尋多孔結(jié)構(gòu)的傳熱原理，將多孔結(jié)構(gòu)的制取現(xiàn)代化、產(chǎn)業(yè)發(fā)展才算是多孔陶瓷發(fā)展的趨勢(shì)。