方案简介

多孔陶瓷是一种经过高温烧结后内部存在孔洞的新型陶瓷材料。与传统陶瓷相比,它的内部含有大量孔隙,孔隙率为25%~95%,这使其不仅具备化学稳定性好、耐高温、强度高等传统陶瓷的性能,还存在体积密度小、比表面积大、孔隙率高等新特性,可用作保温隔热材料、燃料电池电极材料、气液过滤材料、高敏感的传感器元件及生物药剂载体等,广泛应用于化工、医疗、电子、能源和环保等领域。


扫描电镜在多孔陶瓷表征方面的应用573

成像图

流程概述

1.多孔陶瓷的制备

常见的多孔陶瓷的制备方法有溶胶-凝胶法,有机泡沫浸渍法,发泡法,添加造孔剂法,生物模板法,3D 打印法和冷冻干燥法等。

2.多孔陶瓷的孔洞表征方法

孔径大小及分布是衡量多孔材料的重要参数,多孔陶瓷按孔洞结构划分,可分为开口型、闭口型和贯通气孔型,不同结构的孔洞的尺寸、形状、连通性及位置分布等微观结构都直接影响了它的性能和应用,孔洞的表征也因此成为了多孔陶瓷研究中重要的一环。常用的测定孔径大小及分布的方法有气泡法,压泵法,气体吸附法,悬浮液过滤法,X射线断层扫描法和电子显微镜成像分析法等。

3.用扫描电镜表征多孔陶瓷

使用扫描电子显微镜不仅可以观测多孔陶瓷的表面形貌,还能用于内部孔径的观测与测量。下图为FE-1050拍摄的多孔陶瓷断面SEM图,如图1a所示,样品基体表面分布着一些直径较大的孔洞,测量孔洞可知其直径在4到130微米之间,局部放 大后可见孔隙内壁粗糙,存在颗粒状突起(图1b)。

FE-1050

图1:多孔陶瓷截面SEM图 a)低倍b)高倍

   陶瓷基体中除了大直径孔洞外还存在大量小孔(如图2a),小孔尺寸约在150nm⁓2.5µm之间,其中。图2b为样品外缘结构,外缘分布着尺寸均一的柱状晶粒,与内侧结构存在明显差异。

FE-1050

图2:多孔陶瓷截面小孔SEM图 a)内侧小孔b)外缘颗粒

俗话说,结构决定性质,扫描电镜能够清晰直观地观测到多孔陶瓷表面及孔洞内壁结构,为性能表征提供了有力的参考依据 。


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