超高孔隙率陶瓷是通過凍干法獲得的。而獲得凍干的超高孔隙率陶瓷的主要在配方和凍干工藝處理。

料液配方需平衡固相含量、分散性與粘結強度，核心組分與配比如下：

基礎原料與固相含量

陶瓷粉末：選擇高比表面積納米粉體（如Al?O?、ZrO?、SiC），粒徑≤1μm，占比30-50vol%，確保漿料流動性。

固相含量控制：固相含量越低（如20-30vol%），孔隙率越高（可達95%），但需添加粘結劑增強結構強度。

功能添加劑

粘結劑：羥丙基甲基纖維素（HPMC）或聚乙烯醇（PVA），占比0.5-1.5%，提升坯體強度，防止干燥開裂。

分散劑：聚丙烯酸銨（NH?PAA）或四甲基氫氧化銨（TMAH），占比0.6-0.8%，防止顆粒團聚，優化漿料均勻性。

造孔劑（可選）：添加可分解聚合物微球（如聚苯乙烯），占比5-10%，進一步擴大孔隙率至98%。

漿料制備工藝

球磨混合：以200-1000r/min研磨20-60分鐘，確保漿料均勻無團聚。

脫氣處理：真空脫氣（-0.095MPa）去除氣泡，避免凍干后孔結構缺陷。

超高孔隙率陶瓷的凍干工藝需通過低溫凍結與真空升華的協同作用，結合冰晶模板法實現孔隙結構調控。以下為關鍵設計要素：

溶劑選擇與冰晶控制

水系溶劑（如水）：形成薄片狀孔隙結構，適用于低孔隙率需求（70-85%）。冰晶生長方向平行于溫度梯度，可通過降低冷凍溫度（如-40℃至-80℃）減小冰晶尺寸，提升孔隙均勻性。

非水系溶劑（如莰烯）：形成樹枝狀連通孔隙，孔隙率可超90%。需在溶劑熔點以上（莰烯熔點約50℃）制備漿料，并通過梯度冷凍（如-20℃至-50℃）調控冰晶交聯度，形成三維貫通孔道。

復合溶劑體系：混合水與有機溶劑（如乙二醇），平衡環保性與孔隙結構，適用于孔隙率80-95%的需求。

冷凍與升華參數優化

冷凍速率：快速冷凍（速率≥50℃/min）促進細小冰晶生成，孔隙直徑可控制在1-50μm；慢速冷凍（≤5℃/min）形成大尺寸孔隙（50-200μm），但孔隙率降低。

真空度與溫度梯度：升華階段真空度≤10Pa，擱板溫度逐步升高（如-30℃→+30℃），避免塌陷。結合振動輔助（2-10Hz）加速冰晶升華，減少干燥時間30%以上。

后處理工藝

燒結參數：燒結溫度1400-1600℃，保溫時間2-4小時，確保孔壁致密化與強度提升。低溫燒結（1400℃）保留高孔隙率（＞90%），高溫燒結（1600℃）增強抗壓強度（＞20MPa）。