多孔陶瓷是一种三维网状结构的陶瓷材料。多孔陶瓷结合了陶瓷材料和泡沫结构的特性，既具有低密度、轻质量、高孔隙率和导热系数小的特点，又具有耐高温、耐腐蚀、机械性能高的特点。多孔陶瓷与致密陶瓷相比，具有低密度、轻质量、高孔隙率的特点，因此，多孔陶瓷在流体过滤、吸附、提纯等领域有广泛的应用;与有机泡沫材料相比，多孔陶瓷有耐高温、耐腐蚀、较好的阻燃性和导热系数较低的特点，因此多孔陶瓷将逐渐取代有机泡沫类材料，在吸音、隔热和保温等工程应用方面被大量采用。多孔陶瓷还可用作催化剂载体。由于多孔陶瓷具有高比表面积、高孔隙率、耐高温、耐酸碱侵蚀、遇有机溶剂不发生反应、不溶解、机械性能和硬度较高等众多优点，因此利用多孔陶瓷作为催化载体可以保证催化反应迅速、彻底，如汽车尾气的无害化处理、有毒或污染性气体和液体排放前的催化净化等。此外，多孔陶瓷在生物材料方面的应用也有着较好的前景。

目前多孔陶瓷的造孔方法有很多，包括添加造孔剂法、直接发泡法、有机泡沫浸渍法、冷冻凝胶法、冷冻干燥法、溶胶-凝胶法等。其中直接发泡法就是指将表面活性剂加入陶瓷浆料中，通过机械搅拌向陶瓷浆料中引入气泡，降低浆体的表面张力，形成在一定时间内具有稳定性的泡沫陶瓷浆料，在泡沫消散之前，通过固化成型、干燥制得多孔陶瓷坯体，然后将坯体进行烧结，就可以制得多孔陶瓷。表面活性剂是一种可以吸附在液体表面、或者堆积在两相之间的界面上，通过改变界面的表面张力，使液体或浆体更容易起泡的物质，因为表面活性剂溶于液体后能够降低液体的表面张力，有较好的起泡性能，因此也称为发泡剂。当气泡产生后，溶液中的表面活性剂分子能够快速地吸附在气液界面上，定向排列，降低表面张力，同时表面活性剂的疏水基团在范德华力和疏水作用下相互吸引，使表面活性剂分子吸附在气液界面之间，形成紧密堆积的分子层，有利于提高界面的稳定性，因此表面活性剂分子的加入可以起到稳定泡沫的作用。

发泡剂掺量对多孔陶瓷材料性能的影响

图1为固含量60%、SDS掺量分别为0.02%、0.04%、0.06%、0.08%、0.1%下所制备的多孔陶瓷坯体，经过1190℃、保温2 h烧结后的样品性能。从图中可以看出，多孔陶瓷样品的体积密度和抗压强度随发泡剂掺量的增加而减小。当SDS的掺入量由0.02%提高至0.1%时，样品的密度由890.53降至361.0 kg/m3，抗压强度由1.7下降至0.2 MPa。当SDS溶于水并经过高速搅拌后，SDS分子可以吸附到气液界面上降低表面张力并产生大量的气泡，这些气泡会紧密堆积在一起，气泡之间有液膜将其隔开，将气泡引入到陶瓷浆料中后，陶瓷原料分散在气泡液膜间，形成骨架支撑，干燥后陶瓷原料液相消失，固化形成含孔隙的多孔陶瓷坯体，引入的气泡越多，多孔陶瓷的孔隙率越高，孔壁越薄，陶瓷骨架越细;当气泡的引入量过多时，骨架易发生断裂，此时多孔陶瓷的抗压强度就会降低。

图1不同发泡剂掺量下多孔陶瓷样品的性能(a)体积密度和抗压强度;(b)孔隙率

图2不同SDS掺量(a:0.04%;b:0.08%;c:0.1%)的多孔陶瓷样品的SEM照片

图2是SDS掺量分别为0.04%、0.08%、0.1%的多孔陶瓷样品的SEM照片。从图可见，当SDS掺量为0.04%和0.08%时，气孔尺寸在100～200μm左右;当SDS掺量为0.1%时，多孔陶瓷中既有100～200μm之间的孔，又有200～600μm之间的孔，气孔尺寸分布较为宽泛。这是因为添加表面活性剂所产生的泡沫状态是热力学非稳态孔，同时，在一定的范围内，表面活性剂的添加量越多，所产生的泡沫就相对越多。当产生的气泡过多时，表面活性剂在气液界面的吸附能量相对较小，会导致吸附分子容易从界面脱附，进而影响了泡沫的稳定性，此时泡沫就会发生合并、粗化，甚至破裂的现象。当SDS的加入量较少时，高速搅拌形成的气泡量较少，陶瓷原料分散在泡沫之间，形成骨架支撑，阻碍了泡沫的合并与粗化。当SDS的掺入量增大，高速搅拌所产生的泡沫增多，气泡与气泡之间紧密堆积，从能量角度来讲，此时气泡间更趋向于向低势能方向发展，因此产生泡沫合并，泡沫的尺寸增大，进而导致多孔陶瓷孔隙尺寸的变化。