1.堇青石蜂窩陶瓷載體
（元琛科技）蜂窩陶瓷作為一種功能性多孔材料，越來(lái)越受人們的重視，其應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，應(yīng)用水平也不斷提高。因?yàn)榉涓C陶瓷具有比表面積大、隔熱性較好、重量較輕、熱膨脹系數(shù)低、耐高溫、耐酸堿等特點(diǎn)，而被廣泛應(yīng)用于汽車(chē)尾氣處理、煙道氣的凈化、蓄熱體、紅外輻射燃燒板、粉末冶金的承燒板、化學(xué)反應(yīng)的載體和催化劑、窯爐的隔熱材料等領(lǐng)域。近年來(lái)，隨著制備工藝的不斷發(fā)展，其應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。蜂窩陶瓷可由多種材質(zhì)制成，主要材質(zhì)有堇青石、莫來(lái)石、碳化硅、氧化鋯、氮化硅及堇青石-莫來(lái)石等復(fù)合基質(zhì)。幾種材質(zhì)的蜂窩陶瓷的性能如表1所示。

2.堇青石蜂窩陶瓷載體發(fā)展現(xiàn)狀
2.1國(guó)外發(fā)展
1972年美國(guó)尾氣凈化條例的實(shí)施，推動(dòng)了汽車(chē)尾氣凈化器的發(fā)展，美國(guó)Corning公司率先通過(guò)擠壓成型技術(shù)制備了具有高性能、可滿足美國(guó)尾氣凈化條例要求的堇青石蜂窩陶瓷，其制成的蜂窩陶瓷凈化器應(yīng)用到了各種車(chē)型上。隨著對(duì)潔凈空氣的需求越來(lái)越高，以及蜂窩陶瓷載體迅速發(fā)展，產(chǎn)品很快從200孔/平方英寸擴(kuò)到300孔/平方英寸。在1979年，美國(guó)Corning公司推出了400孔/平方英寸，壁厚為0.165mm的蜂窩陶瓷(后成為堇青石蜂窩陶瓷的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn))；到1996年，日本HONDA公司就已經(jīng)生產(chǎn)出了600孔/平方英寸的產(chǎn)品[6-7]。目前，美國(guó)Corning公司以及日本NGK公司已經(jīng)能生產(chǎn)900孔/平方英寸，壁厚為0.0508mm的蜂窩陶瓷，處于世界領(lǐng)先水平。他們采用的是一次燒成工藝，而國(guó)內(nèi)大部分研究機(jī)構(gòu)和生產(chǎn)廠家仍然采用20世紀(jì)80年代的二次燒成工藝

2.2國(guó)內(nèi)發(fā)展
在20世紀(jì)80年代，國(guó)內(nèi)的許多科研單位就已經(jīng)開(kāi)始研制低熱膨脹系數(shù)的高性能堇青石蜂窩陶瓷。從1984年開(kāi)始用擠出法生產(chǎn)薄壁蜂窩陶瓷，但規(guī)模很小。盡管這些研究取得了一定的進(jìn)展，但并沒(méi)有完全消除與國(guó)外先進(jìn)產(chǎn)品的性能差距。進(jìn)入20世紀(jì)90年代后，國(guó)家逐步提高了汽車(chē)尾氣的排放標(biāo)準(zhǔn)。這就使汽車(chē)尾氣催化凈化器及其載體市場(chǎng)潛力進(jìn)一步凸顯出來(lái)。目前，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)堇青石蜂窩陶瓷的主要廠家有：江蘇省宜興非金屬化工機(jī)械廠有限公司、萍鄉(xiāng)市高科陶瓷有限責(zé)任公司、山西科德技術(shù)陶瓷有限公司、宜興市光天耐火科技有限公司、宜興市前錦特陶科技有限公司、萍鄉(xiāng)市鑫陶化工填料有限公司等等，他們主要生產(chǎn)400~600孔/平方英寸的薄壁蜂窩陶瓷。國(guó)內(nèi)開(kāi)展蜂窩陶瓷研制的單位有上海硅酸鹽研究所、山東工業(yè)陶瓷研究設(shè)計(jì)院、中科院環(huán)境化學(xué)研究所、咸陽(yáng)陶瓷研究設(shè)計(jì)院等，這些主要是堇青石質(zhì)蜂窩陶瓷的研究。

3.堇青石蜂窩陶瓷的制備工藝
一般堇青石蜂窩陶瓷的制備工藝流程如圖1所示。

堇青石蜂窩陶瓷的合成方法主要有固相合成法、溶膠—凝膠合成法兩種。
（1）固相合成法固相合成法具有生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)，是最常用的合成方法。又可分為干法和濕法，濕法工藝優(yōu)于干法工藝。干法是指采用干法混料經(jīng)半干壓壓制成坯，然后再干燥、燒成。濕法是指各原料入球磨機(jī)加水濕磨，泥漿經(jīng)壓濾機(jī)脫水制成泥餅，然后真空混練，再擠出成坯，最后干燥、燒成。

（2）溶膠—凝膠法(液相法)溶膠—凝膠法屬于濕法化學(xué)反應(yīng)方法，是以液體化學(xué)試劑(或?qū)⒎蹱钤噭┤苡谌軇?或溶膠為原料，反應(yīng)物在液相下均勻混合并進(jìn)行反應(yīng)，最后獲得所需要的產(chǎn)品。

4.堇青石蜂窩陶瓷的應(yīng)用
堇青石蜂窩陶瓷已經(jīng)在很多領(lǐng)域得到成功的應(yīng)用，在此主要闡述了其在控制大氣污染、蜂窩陶瓷蓄熱體、承燒板方面的應(yīng)用。

4.1控制大氣污染
近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，交通運(yùn)輸業(yè)所帶來(lái)的環(huán)境污染日益嚴(yán)重、灰霾天氣、PM2.5污染等的問(wèn)題越來(lái)越突出。為了人類(lèi)自身的健康，人們開(kāi)發(fā)了多種凈化技術(shù)。由于堇青石蜂窩陶瓷具有比表面積大，熱穩(wěn)定性好，熱膨脹系數(shù)小等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到汽車(chē)廢氣排放處理、工業(yè)煙道氣中NOx、SO3的排除中。Fuji總結(jié)了蜂窩陶瓷和泡沫陶瓷在高溫、強(qiáng)腐蝕等極端環(huán)境下的應(yīng)用情況，認(rèn)為堇青石質(zhì)蜂窩陶瓷材料具有較高熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，將其用作催化劑載體，對(duì)凈化汽車(chē)尾氣和減少發(fā)電廠的氮氧化物排放等起著非常關(guān)鍵的作用，堇青石蜂窩陶瓷是汽車(chē)尾氣催化處理中一個(gè)重要的載體。

4.2蜂窩陶瓷蓄熱體蓄熱式高溫空氣燃燒技術(shù)（High Temperature Air Combustion）
是一種革命性的全新燃燒技術(shù)，它通過(guò)高效蓄熱材料將助燃空氣從室溫預(yù)熱至前所未有的800℃溫度。同時(shí)，大幅度降低氮氧化物排放量，使排煙溫度控制在露點(diǎn)以上、150℃以下范圍內(nèi)，最大限度地回收煙氣余熱，使?fàn)t內(nèi)燃燒溫度更趨均勻。該技術(shù)被譽(yù)為21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)之一。該技術(shù)的關(guān)鍵之一是制備高性能的蓄熱體材料——蜂窩陶瓷[13]。堇青石質(zhì)蜂窩陶瓷蓄熱體具有耐高溫、抗腐蝕、熱震穩(wěn)定性好、強(qiáng)度高、蓄熱量大、導(dǎo)熱性能好等顯著優(yōu)點(diǎn)，節(jié)能效果和使用壽命大大提高。

4.3承燒板
由于堇青石蜂窩陶瓷具有質(zhì)量輕、熱傳導(dǎo)快、熱穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，被用做粉末冶金的承燒板取代氧化鋁承燒板。另外，蜂窩陶瓷也有用于義齒制作的燒結(jié)承燒板，一般義齒燒結(jié)爐要在2~3min內(nèi)完成急速的升溫過(guò)程（由室溫升到900℃）。這要求爐內(nèi)的承燒板要有很高的耐熱沖擊性能，不會(huì)因?yàn)槎虝r(shí)間的急速升溫而被破壞，而堇青石蜂窩陶瓷的低熱膨脹系數(shù)，能很好滿足這一要求。堇青石蜂窩陶瓷承燒板示意圖如圖2所示。

圖2堇青石蜂窩載體承熱板

5.總結(jié)
隨著堇青石蜂窩陶瓷性能的提高，其應(yīng)用也越來(lái)越廣泛；但國(guó)內(nèi)生產(chǎn)堇青石蜂窩陶瓷性能與國(guó)外的產(chǎn)品相比，還是有明顯的差距。蜂窩陶瓷今后在環(huán)保領(lǐng)域的需求量將越來(lái)越大，我們以后也要重視這方面的研究，使國(guó)產(chǎn)的堇青石蜂窩陶瓷的性能越來(lái)越好。（元琛科技）