J. Am. Ceram. Soc.：陶瓷纳米粒子结合相分离法制备多孔陶瓷

多孔陶瓷在催化、过滤、电极以及传感器等诸多领域有着越来越广泛的应用，制备具有复杂精细结构的多孔陶瓷技术受到研究人员的持续关注。在以往的工作中，研究人员以金属醇盐为主要原料，通过调控水、pH、相分离诱导剂的用量制备出具有三维连通的多级孔结构的陶瓷整体柱。然而由于起始原料较低的陶瓷转化率，导致烧结过程中产生较大的尺寸收缩和裂纹，如何制备大尺寸且无缺陷的多孔陶瓷整体柱仍是业界的难点。

在本工作中，华南理工大学前沿软物质学院张勃兴团队将多种纳米尺度的陶瓷粒子与聚合物相分离技术结合，制备了具有低密度、高孔隙率、三维互连和多级孔结构的Al₂O₃-SiO₂、TiO₂和SiC多孔陶瓷整体柱。烧结后的陶瓷很好地保留了复杂和精细的相分离结构，且具有较小的尺寸收缩（线收缩率小于5%），这归因于纳米陶瓷颗粒在相分离产生的多孔结构的孔壁上紧密堆积。这项新技术是对当前多孔陶瓷制备技术的补充和完善，对推动多孔陶瓷整体柱的实际应用具有重要意义，同时也是相分离技术在有机无机杂化材料领域的典型应用。

图1. 纳米陶瓷粒子结合聚合物相分离法制备多孔陶瓷的路线

图2. （a-b）Al₂O₃-SiO₂、（c-d）TiO₂和（e-f）SiC多孔陶瓷整体柱的实物图与SEM图片 

研究人员已就相关技术申请了国内专利，并且该成果已在Journal of the American Ceramic Society上发表。文章第一单位为华南理工大学，博士生胡鸿丽和钟航宇为文章的共同第一作者，张勃兴副教授为通讯作者。

Fabricating porous ceramic materials via phase separations in blends of cellulose acetate and ceramic nanoparticles

H. Hu, H. Zhong, B. Zhang*,

Journal of the American Ceramic Society 2022, DOI: 10.1111/jace.18497

文章链接：https://ceramics.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/jace.18497

J. Sol-Gel Sci. Technol.：溶胶纳米粒子结合相分离法制备多孔陶瓷整体柱

尽管陶瓷纳米粒子结合聚合物相分离法能制备具有多种陶瓷组成的大尺寸多孔陶瓷整体柱，但该技术仍然存在一些局限性，如纳米粒子团聚引起的微观结构不均匀性、纳米粒子的宽尺寸分布及其低烧结活性。

为了克服这些缺点，在本工作中，华南理工大学前沿软物质学院张勃兴团队选择溶胶纳米粒子作为起始材料，以聚乙烯醇为相分离诱导剂，通过不良溶剂与热诱导相分离法来制备多孔陶瓷整体柱。与固体陶瓷纳米粒子不同的是，溶胶纳米粒子未经过干燥和高温烧结过程，在水溶液中稳定分散、尺寸分布均匀、且烧结活性高。通过调节冷却温度、PVA 浓度、溶胶纳米粒子尺寸与含量、以及不良溶剂用量等参数，可以实现对多孔陶瓷微观结构和性能的灵活调控。此外，作为一种简单且实用的方法，它可以扩展到多孔TiO₂、ZrO₂和其他多孔陶瓷的制备，同样也是对当前多孔陶瓷制备技术的补充和完善。

图3. 溶胶纳米粒子结合相分离法制备多孔陶瓷的路线

图4.多孔SiO₂煅烧前（a-c）和煅烧后（d-f）的形态

　这一成果近期发表在Journal of Sol-Gel Science and Technology上，本文的第一作者是华南理工大学博士生胡鸿丽，通讯作者为张勃兴副教授。

Fabricating porous monolithic ceramic materials via phase separations in solutions of poly(Vinyl alcohol) and sol nanoparticles

H. Hu, X. Xu, Y. Wang, B. Zhang*

Journal of Sol-Gel Science and Technology 2022, DOI: 10.1007/s10971-022-05845-6.

文章链接：https://link.springer.com/article/10.1007/s10971-022-05845-6

图文：前沿软物质学院

编辑：余锦婷

审核：张勃兴、胡鸿丽