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蜂窩陶瓷的制備技術(shù)與應用進(jìn)展

發(fā)布時(shí)間：

2025-08-20

1 引言
蜂窩陶瓷是一種高性能多孔材料，自20世紀70年代由美國康寧公司率先研發(fā)并應用于汽車(chē)尾氣凈化以來(lái)，其制備技術(shù)與應用領(lǐng)域持續擴展。目前全球市場(chǎng)主要由美國康寧和日本NGK公司主導，兩者均以堇青石為主要原料，因其成本低、易獲取、工藝簡(jiǎn)單且性能滿(mǎn)足需求。蜂窩陶瓷具有高比表面積、良好的物理化學(xué)穩定性、低密度、耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應用于尾氣處理、煙氣凈化、蓄熱體及催化載體等領(lǐng)域。

2 制備技術(shù)
蜂窩陶瓷主要采用擠壓成形和熱壓鑄成形工藝。擠壓法通過(guò)模具使可塑性泥料成形，經(jīng)干燥和燒成獲得多孔結構，孔徑可從微米級至數毫米，形狀包括方孔、三角孔等。原料涵蓋堇青石、碳化硅、氧化鋁等，需添加粘結劑、塑化劑等改善加工性。目前國外已實(shí)現1100孔/in2的高密度模具，我國也在積極推進(jìn)600孔/in2模具的研發(fā)。
熱壓鑄法則將石蠟等有機物與陶瓷粉混合，加熱成漿后壓入模具，冷卻成形后經(jīng)排蠟和燒結制成成品。該工藝生產(chǎn)效率高、質(zhì)量穩定，需嚴格控制升溫過(guò)程以防缺陷。

3 典型應用
3.1 工業(yè)煙氣處理
蜂窩陶瓷作為催化劑載體，用于去除煙氣中的NOX、SO3等污染物。其高惰性和熱穩定性使其能夠在高溫催化環(huán)境中保持性能，顯著(zhù)降低處理成本并避免安全隱患。

3.2 過(guò)濾材料
在冶金領(lǐng)域，蜂窩陶瓷過(guò)濾片可有效去除金屬液中的雜質(zhì)，改善鑄件質(zhì)量；在水處理中，以活性炭為主的蜂窩載體能吸附重金屬和有機物，具有吸附量大、阻力小和可再生等優(yōu)點(diǎn)。

3.3 催化劑載體
汽車(chē)尾氣凈化是蜂窩陶瓷的重要應用領(lǐng)域。通過(guò)表面涂覆貴金屬催化劑，可將有害氣體轉化為CO?、H?O和N?。其高比表面積和貫通孔道結構顯著(zhù)提升催化效率和反應速率。

3.4 蓄熱體
蜂窩陶瓷蓄熱體是高溫空氣燃燒技術(shù)（HTAC）的核心部件，具有耐高溫、熱震穩定性好和蓄熱能力強等特點(diǎn)，可回收余熱、提高燃燒效率，節能率達40%–70%，并大幅降低NOX排放。

3.5 紅外輻射燃燒板
用于燃氣灶具時(shí)可實(shí)現充分燃燒，輻射紅外線(xiàn)提高熱效率，減少碳氫化合物和CO排放，具有節能、環(huán)保、抗風(fēng)、防熄火等優(yōu)點(diǎn)。

4 結語(yǔ)
蜂窩陶瓷制備工藝不斷成熟，應用前景廣闊，但仍面臨熱膨脹系數偏高、孔密度和機械強度需進(jìn)一步提升等技術(shù)挑戰。未來(lái)研究應著(zhù)眼于性能優(yōu)化和應用拓展。