海锐课堂 | 分级定向多孔氧化铝微球成功制备

栏目：公司动态 发布时间：2024-06-25

分级定向多孔材料因具有独特的结构被运用于诸多领域中，但高温会易导致多孔材料发生孔道坍缩，影响材料的性能。为此，中科院理化所微珠团队通过喷雾冷冻干燥结合热处理的方法，制备了具有低密度、高孔隙率、低热导率的分级定向多孔氧化铝微球，此种微球经过1200 °C热处理后，仍保留分级定向多孔结构。此外， COMSOL模拟论证了分级定向多孔结构能够提高材料隔热性能。该工作发表在Top期刊《Powder Technology》 (2024, Volume 444)，论文标题为“Preparation of hierarchical directional porous alumina microspheres with high porosity, low density, and low thermal conductivity via spray freeze drying with heat treatment”。




原文链接：


https://doi.org/10.1016/j.powtec.2024.120027






图1 

分级定向多孔氧化铝微球×100倍图，前驱体溶液浓度(a) 2 mol/L, (b) 1.5 mol/L, (c) 1 mol/L, (d) 0.5 mol/L 热处理温度 (1) 150 °C, (2) 900 °C, (3) 1200 °C


图2

分级定向多孔氧化铝微球内部结构，热处理温度 (a) 150 °C, (b) 900 °C, (c) 1200 °C


本论文通过单液滴冷冻干燥实验，研究了氧化铝微球的成球机理，和分级定向多孔结构：冷冻干燥过程中形成的从外表面到中心的微米通道和热处理过程中铝盐分解产生的氧化铝骨架上的纳米级孔。该方法制备的微球的堆积密度为0.1260 ~ 0.5438 g/cm3，真密度为2.1204 ~ 3.7254 g/cm3，孔隙率为74.36% ~ 96.71%，导热系数可达0.05109 W/m，且经过1200 °C热处理后分级定向多孔结构仍存在。此种氧化铝微球具有低密度、高孔隙率、低热导率与高温结构稳定性的优点，在隔热领域，尤其是高温隔热领域有巨大的应用前景。

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