供稿人：陈衍龙、连芩 供稿单位：西安交通大学精细微纳制造技术全国重点实验室 发布日期：2024-07-16
传统的多孔陶瓷材料通常通过模板法或直接发泡法制备，但这些方法往往存在工艺复杂、孔结构难以控制等问题。近年来，Pickering乳液由于其在稳定性和结构控制方面的优势，成为制备多孔材料的研究热点。然而，将Pickering乳液应用于光聚合技术以制备复杂结构的多孔陶瓷，仍然是一个未被充分探索的领域。
北京科技大学的Junjie Yang等[1]使用通过多相颗粒在油-水界面自组装形成的光敏Pickering乳液。通过调节油水比例，制备了具有不同固含量的Pickering乳液，并研究了其稳定性、紫外光固化性能和流变特性。利用这些乳液进行光聚合打印，制备出复杂结构的陶瓷前驱体，再经过烧结得到最终的多孔莫来石陶瓷，流程如图1所示。
图1 Pickering乳液光聚合打印及后处理流程
所有不同油水比例的Pickering乳液都表现出优异的稳定性、紫外光固化能力以及剪切变稀的流变特性。这些特性使其能够在打印过程中平铺在打印室内，并通过光固化形成具有复杂结构和均匀次级孔的组件。通过调节水的比例，前驱体的平均孔径可以从0.59微米增加到2.61微米。研究者们成功制备出了具有分层多孔结构的莫来石陶瓷，如图2所示，这些陶瓷不仅具有微米级和毫米级的孔，还表现出较高的压缩强度。特别是，当油水比例为5:1时，所制备的多孔莫来石陶瓷具有较高的压缩强度，为4.3 MPa，而孔隙率为74.08%。
图2 油水比为2：1的Pickering乳液光聚合后素坯的宏观与微观形貌
该研究提出了一种创新的方法，通过光敏Pickering乳液和光聚合技术制备多孔莫来石陶瓷。这种方法不仅克服了传统方法的缺陷，还能够精确控制孔结构和大小，提升了材料的力学性能和应用潜力。未来，这种方法有望在催化、过滤以及其他需要高性能多孔材料的领域得到广泛应用。