一直以來(lái)，碳化硅(SiC)陶瓷憑借硬度高、強(qiáng)度高、熱膨脹系數(shù)小、高導(dǎo)熱、化學(xué)穩(wěn)定性好、抗熱震性能和抗氧化性能優(yōu)良等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各種先進(jìn)制造領(lǐng)域。多孔碳化硅陶瓷除了具備碳化硅陶瓷的以上特點(diǎn)外，其獨(dú)特的微觀多孔結(jié)構(gòu)使其在冶金、化工、環(huán)保和能源等領(lǐng)域擁有廣闊的應(yīng)用前景，極大地拓展了碳化硅陶瓷的應(yīng)用范圍。

　　多孔碳化硅陶瓷的特殊性能主要得益于其特殊的多孔結(jié)構(gòu)，它的多孔結(jié)構(gòu)包含氣孔率、孔徑大小及分布、孔的形狀等。因此需要通過(guò)制備方法來(lái)調(diào)控其孔隙率、孔徑大小及分布、孔的形狀來(lái)得到所需的多孔結(jié)構(gòu)。所以，它的制備方法一直是人們的研究重點(diǎn)。本文主要綜述了近年來(lái)國(guó)內(nèi)外在多孔碳化硅陶瓷制備方法方面的研究進(jìn)展。

　　1、物理法

　　物理法是指多孔碳化硅陶瓷中的空隙是由制備過(guò)程中的一系列物理現(xiàn)象導(dǎo)致的，并沒(méi)有化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生或新物質(zhì)的生成。其主要機(jī)理是依靠固相物質(zhì)的受熱收縮、液相的蒸發(fā)、固相的直接升華而留下的空隙而形成多孔結(jié)構(gòu)。常見(jiàn)方法有顆粒堆積法、冷凍干燥法、溶膠凝膠法等，近年來(lái)興起的3D打印技術(shù)也可以用來(lái)直接打印制備出多孔結(jié)構(gòu)。

　　1.1 顆粒堆積法

　　顆粒堆積燒結(jié)法是最為簡(jiǎn)單的制備多孔碳化硅陶瓷的方法。該法的原理是利用陶瓷顆粒自身的燒結(jié)性能 ，在不同的SiC顆粒間形成燒結(jié)頸，從而使得顆粒堆積體形成多孔陶瓷。為了降低燒結(jié)溫度，通常添加一定量熔點(diǎn)較低的粘結(jié)劑使不同SiC顆粒之間形成連接。由于顆粒堆積燒結(jié)法中所有的孔隙都是由SiC顆粒之間的堆積間隙轉(zhuǎn)變而來(lái)的，因此，通過(guò)改變粉末尺寸、粘結(jié)劑種類(lèi)及添加量和燒結(jié)參數(shù)，可以控制多孔陶瓷成品的孔率和孔徑。

　　顆粒堆積法制備多孔碳化硅陶瓷不需要添加額外的造孔劑，工藝簡(jiǎn)單，而且過(guò)程也比較容易控制。但是采用該方法制備的多孔陶瓷氣孔率普遍較低，孔的形狀、孔徑以及氣孔率的高低主要受原料顆粒的形狀、粒徑大小和分布、以及燒結(jié)程度決定。

　　1.2 冷凍干燥法

　　冷凍干燥法是將陶瓷骨料與適量分散劑或結(jié)合劑作用下的水或有機(jī)溶劑均勻混合制成漿料，然后將混合均勻的漿料倒入模具中，在低溫條件下使其快速冷凍，讓液相基體迅速凝結(jié)為固體，而后再通過(guò)減壓或真空干燥處理使凝結(jié)的固相升華去除，從而得到在漿料內(nèi)部留下定向排列孔洞結(jié)構(gòu)的坯體，最后經(jīng)燒結(jié)制得多孔碳化硅陶瓷的方法。

　　1.3 3D打印法

　　3D打印法制備多孔碳化硅陶瓷是近些年發(fā)展起來(lái)的一種新型制備工藝。該工藝借助于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的三維數(shù)據(jù)模型，通過(guò)打印頭噴射結(jié)合劑將原料粉體層層堆疊成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。3D打印法與反應(yīng)燒結(jié)工藝相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜形狀陶瓷的無(wú)模制造與近凈尺寸成型。

　　3D打印法制備多孔碳化硅陶瓷具有成型工藝簡(jiǎn)單、制備和加工效率高且無(wú)需模具等特點(diǎn)，不僅可用來(lái)制備形狀復(fù)雜、顯微結(jié)構(gòu)均勻和孔連通性好的多孔碳化硅陶瓷，而且多孔陶瓷的孔隙率和孔徑大小均可控可調(diào)。但是，該方法目前仍處于探索研究階段，工藝參數(shù)還需進(jìn)一步優(yōu)化。另外，該方法很難一步制備出高強(qiáng)度的多孔碳化硅陶瓷，需要輔助其他工藝來(lái)制備所需制品，成本較高。

　　1.4發(fā)泡法

　　發(fā)泡成型法是將氣體或者可以通過(guò)后續(xù)處理產(chǎn)生氣體的物質(zhì)加入陶瓷坯體或前驅(qū)體，然后再經(jīng)過(guò)燒結(jié)得到多孔碳化硅陶瓷。與其他制備方法不同，發(fā)泡法是一種有效的制備閉孔陶瓷的工藝。

　　2、化學(xué)法

　　化學(xué)法是指多孔碳化硅陶瓷中的孔狀結(jié)構(gòu)是由無(wú)機(jī)鹽或添加的有機(jī)物質(zhì)分解或發(fā)生反應(yīng)之后，在原位置留下空位。常見(jiàn)的化學(xué)法制備多孔碳化硅陶瓷的方法有添加造孔劑法、有機(jī)泡沫浸漬法及生物模板法等。

　　2.1有機(jī)泡沫浸漬法

　　有機(jī)泡沫浸漬法是利用有機(jī)泡沫作模板，將調(diào)制好的陶瓷漿料均勻涂覆在模板上或?qū)⒛０褰霛{料中，排除空氣，使?jié){料均勻附著在有機(jī)泡沫模板上，然后經(jīng)干燥高溫?zé)Y(jié)去除有機(jī)模板，從而制得多孔陶瓷的方法。

　　該方法最大的缺點(diǎn)則是無(wú)法制備出小孔徑閉口氣孔制品，形狀受限制且預(yù)制體的性能受原材料的影響較大，所制備的多孔陶瓷材料的密度和強(qiáng)度也不易控制。

　　2.2添加造孔劑法

　　添加造孔劑法制備多孔碳化硅陶瓷通過(guò)將造孔劑加入碳化硅粉末或前驅(qū)體中，再通過(guò)后續(xù)的工藝將造孔劑除去，這樣原本造孔劑所占據(jù)的位置便形成孔隙，之后再加熱燒結(jié)形成多孔陶瓷。因此，改變?cè)炜讋┑姆N類(lèi)及添加量可以很方便地控制多孔陶瓷成品的孔率、孔隙形貌和孔徑及分布。造孔劑的種類(lèi)非常廣泛，包括天然或合成有機(jī)高分子、液體、鹽類(lèi)、陶瓷或其他粉末等。不同的造孔劑去除工藝各不相同，有機(jī)高分子造孔劑通常采用加熱分解的方式去除，液體造孔劑則可以通過(guò)結(jié)晶升華去除，鹽類(lèi)通過(guò)用水浸濾去除，陶瓷粉末則通過(guò)適當(dāng)?shù)娜芤航V去除。

　　2.3生物模板法

　　生物材料中的微觀孔隙結(jié)構(gòu)與人工合成材料中的孔隙結(jié)構(gòu)存在很大差異，由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，以生物體作為模板并制備出與其結(jié)構(gòu)相似的多孔陶瓷材料受到了普遍關(guān)注。生物模板法與有機(jī)泡沫浸漬法有異曲同工之妙，有機(jī)泡沫浸漬法是用人造海綿為模板，生物模板法是用自然生物為模板。

　　生物模板法制備多孔碳化硅陶瓷具有工藝簡(jiǎn)單及成本低廉的優(yōu)點(diǎn)，可以制備具有復(fù)雜形狀的陶瓷，并且能夠最大程度地復(fù)制天然生物材料的結(jié)構(gòu)。但是，生物模板在高溫炭化過(guò)程中易開(kāi)裂，對(duì)多孔碳化硅陶瓷的力學(xué)性能有很大影響，并且所制備多孔碳化硅陶瓷的孔結(jié)構(gòu)主要取決于生物模板自身的組織結(jié)構(gòu)，可設(shè)計(jì)性較差;此外，該方法還存在著SiC轉(zhuǎn)化效率相對(duì)較低，SiC反應(yīng)層易脫落，制備周期長(zhǎng)等缺點(diǎn)。

　　綜合國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀，每種制備技術(shù)都有各自的優(yōu)勢(shì)與不足?，F(xiàn)代工業(yè)科技的飛速發(fā)展，對(duì)新材料、新技術(shù)不斷提出更高的要求。多孔碳化硅陶瓷作為新型陶瓷材料，其應(yīng)用日益廣泛的同時(shí)，其制備技術(shù)必會(huì)進(jìn)一步得到重視，尤其是在內(nèi)部結(jié)構(gòu)方面要做到精準(zhǔn)控制，這樣我們才能夠精準(zhǔn)的調(diào)控多孔碳化硅陶瓷性能。

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