无机盐 / 石英基复合相变储能材料多孔陶瓷基体的制备

摘要：近年来，随着科技的不断发展，陶瓷材料在我国社会各行业的发展中被广泛使用，在一些顶尖的行业中，陶瓷材料也有着广泛的应用。科技行业对陶瓷材料的高标准要求，也在一定程度上促进我国陶瓷行业的不断发展。本文则是阐述有关无机盐/ 石英基复合相变储能材料、多孔陶瓷基体的相关制备，并得出强度以及孔径分布的综合性较好的多孔陶瓷的工艺以及优化配方，为相关的多孔陶瓷基体的制备提供经验。 

关键词：无机盐；石英；多孔陶瓷；制备

目前，在科技不断发展的今天，能源供给的矛盾较为突出，热能存储技术的发展有利于缓解相关的矛盾，其在电力调峰、工业余热回收、太阳能蓄热等方面有着较为广泛的使用，相变储能材料具有储能过程恒温及储能密度高的相关特点，能将无机盐高温下的固 - 液相变来释放或吸收大量的热量来进行储存的热能。充分发挥无机盐所具有的高储能密度的特点，克服了陶瓷粉和无机盐混合烧结，制备相变储能材料的工艺在高温下熔盐易泄露及强度低，与相容性的流体直接接触，进行换热程序，从而提高换热效率，此种工艺在余热回收、蓄热器及蓄热室中有着较为清晰的发展前景 ^[1]。

1 制备实验的进行

1.1 正交实验设计

在进行多孔陶瓷基体的制备过程中，实验的骨料选择了石英，因为在大部分的的基体材料中、石英资源最为丰富。此外，石英的机械性能较好，热导率较高、比热容也较大，并且比其余无机盐在高温下的相容性更好，可以作为无机盐 /陶瓷基复合储能材料的理想材料。在实验高温粘结剂的选择方面，本实验选择了钾长石，在制备方法的选择方面，文章也选择了添加造孔剂的方法进行石英多孔陶瓷的制备。在进行相关正交试验的设计时，本文选择长石含量、木炭粒度、烧成温度、石英粒度、木炭含量为五种因素。每个因素都有三种不同的水平，实验的过程中还需考虑木炭粒度与石英粒度之间的交互作用，木炭含量与石英粒度也存在着交互作用。同样，木炭的含量和木炭粒度也存在着交互作用，实验构成中将以上的五个因素以及其相互之间的交互作用形成一个标准正交表，通过表格进行相关数据的分析和比对。

1.2 实验过程

在实验的过程中，需要将木炭粉和石英粉进行烘干，并根据之前所准备的正交表上的相关要求，对木炭粉和石英粉进行相关的过筛分级。长石粉经过烘干、过筛，根据正交表上的向管理，取出适量的长石、石英及木炭，通过研磨、搅拌及过筛等相关程序，使原料得到充分的混合并保持材料能够均匀的融合。此外，在原料中喷入一定浓度的硅溶胶溶液，进行造粒流程，在造粒后，将造粒后的粉料在实验所用的粉末压片机上进行半压成型的步骤。将粉末压成一定大小的条形试样，将所压成的条形试样放置于室温之下，放置时间达12 小时。然后放置后放入电热恒温干燥箱中，并设定号相对的温度即 70℃，并且烘干的时间设定为 24 个小时，在试样完全干燥以后，将试样再次放入实验所需要用到的箱式电阻炉之中，进行升温，将温度升至在设计正交实验时所设计的烧成温度，保持此温度 1 小时。

1.3 性能测试

实验在是对于试样进行抗压强度及抗折强度的测试过程中，其采用的 10 倍是微机电子万能试验机。使用排水法进行试样的体积密度以及显气孔率的相关检测；对条形试样的物相进行相关的测试过程中，采用德国进口的 X 射线衍射仪；对试样的孔口形貌以及断口形貌的相关测验。本文实验中采用的是日本进口的场发射扫描电镜；对条形试样进行平均孔径及孔径分布采用的是美国麦克公司生产的压泵仪 ^[2]。

2 实验结果评价

根据实验的结果，木炭凿孔剂的含量是影响石英多孔陶瓷整体的显气孔率的主要原因，长石粘结剂的含量成为抗折强度的最主要原因，影响抗折强度的因素包括造孔剂粒度以及骨料粒度。在造孔剂含量、骨料粒度以及造孔剂粒度这三个因素中，因素之间的交互作用对石英多孔陶瓷的抗折强度以及显气孔率的影响通过实验的过程实现，可以忽略不计。在实验中使用造孔剂法进行多孔陶瓷的制备使石英多孔陶瓷的制备工艺得到进一步优化，在此种制备方法下，材料的显气孔率、抗折强度、抗压强度、平均孔径及孔径的具体分布状况都较之前的多孔陶瓷有很大提高，也为多孔陶瓷的相关制备提供一定的新思路及新方法，为相关陶瓷材料的制备提供借鉴，促进陶瓷材料技术的进一步发展 ^[3]。

3 结束语

陶瓷材料随着我国科学技术的不断发展，在更多领域得到了运用，多孔陶瓷的优势性也促进其的广泛应用。工业上的相关高要求在一定程度上促进了陶瓷技术的不断发展。为保证陶瓷产业规模的不断扩大，陶瓷技术相关的研究人员应该将重心放到陶瓷技术的不断改进中，促进陶瓷的发展。

参考文献：

[1] 刘涛 , 李月明 , 王竹梅 , 等 . 无机盐 / 石英基复合相变储能材料多孔陶瓷基体的制备 [J]. 硅酸盐通报 ,2013,32(12):2476-2480+2489.
[2] 李月明 , 刘涛 , 王竹梅 , 等 . 无机盐 / 石英基复合储能材料的回收利用 [J]. 陶瓷学报 ,2015,36(01):44-47

作者简介：罗旋（1983-），女，江西萍乡人，研究生，讲师，研究方向：硅酸盐材料工程。
 刘杰（1982-），男，江西都昌人，研究生，讲师，研究方向： 硅酸盐材料工程。