1.堇青石蜂窝陶瓷载体
（元琛科技）蜂窝陶瓷作为一种功能性多孔材料，越来越受人们的重视，其应用范围不断扩大，应用水平也不断提高。因为蜂窝陶瓷具有比表面积大、隔热性较好、重量较轻、热膨胀系数低、耐高温、耐酸碱等特点，而被广泛应用于汽车尾气处理、烟道气的净化、蓄热体、红外辐射燃烧板、粉末冶金的承烧板、化学反应的载体和催化剂、窑炉的隔热材料等领域。近年来，随着制备工艺的不断发展，其应用范围不断扩大。蜂窝陶瓷可由多种材质制成，主要材质有堇青石、莫来石、碳化硅、氧化锆、氮化硅及堇青石-莫来石等复合基质。几种材质的蜂窝陶瓷的性能如表1所示。

2.堇青石蜂窝陶瓷载体发展现状
2.1国外发展
1972年美国尾气净化条例的实施，推动了汽车尾气净化器的发展，美国Corning公司率先通过挤压成型技术制备了具有高性能、可满足美国尾气净化条例要求的堇青石蜂窝陶瓷，其制成的蜂窝陶瓷净化器应用到了各种车型上。随着对洁净空气的需求越来越高，以及蜂窝陶瓷载体迅速发展，产品很快从200孔/平方英寸扩到300孔/平方英寸。在1979年，美国Corning公司推出了400孔/平方英寸，壁厚为0.165mm的蜂窝陶瓷(后成为堇青石蜂窝陶瓷的工业标准)；到1996年，日本HONDA公司就已经生产出了600孔/平方英寸的产品[6-7]。目前，美国Corning公司以及日本NGK公司已经能生产900孔/平方英寸，壁厚为0.0508mm的蜂窝陶瓷，处于世界领先水平。他们采用的是一次烧成工艺，而国内大部分研究机构和生产厂家仍然采用20世纪80年代的二次烧成工艺

2.2国内发展
在20世纪80年代，国内的许多科研单位就已经开始研制低热膨胀系数的高性能堇青石蜂窝陶瓷。从1984年开始用挤出法生产薄壁蜂窝陶瓷，但规模很小。尽管这些研究取得了一定的进展，但并没有完全消除与国外先进产品的性能差距。进入20世纪90年代后，国家逐步提高了汽车尾气的排放标准。这就使汽车尾气催化净化器及其载体市场潜力进一步凸显出来。目前，国内生产堇青石蜂窝陶瓷的主要厂家有：江苏省宜兴非金属化工机械厂有限公司、萍乡市高科陶瓷有限责任公司、山西科德技术陶瓷有限公司、宜兴市光天耐火科技有限公司、宜兴市前锦特陶科技有限公司、萍乡市鑫陶化工填料有限公司等等，他们主要生产400~600孔/平方英寸的薄壁蜂窝陶瓷。国内开展蜂窝陶瓷研制的单位有上海硅酸盐研究所、山东工业陶瓷研究设计院、中科院环境化学研究所、咸阳陶瓷研究设计院等，这些主要是堇青石质蜂窝陶瓷的研究。

3.堇青石蜂窝陶瓷的制备工艺
一般堇青石蜂窝陶瓷的制备工艺流程如图1所示。

堇青石蜂窝陶瓷的合成方法主要有固相合成法、溶胶—凝胶合成法两种。
（1）固相合成法固相合成法具有生产工艺简单、生产效率高等优点，是最常用的合成方法。又可分为干法和湿法，湿法工艺优于干法工艺。干法是指采用干法混料经半干压压制成坯，然后再干燥、烧成。湿法是指各原料入球磨机加水湿磨，泥浆经压滤机脱水制成泥饼，然后真空混练，再挤出成坯，最后干燥、烧成。

（2）溶胶—凝胶法(液相法)溶胶—凝胶法属于湿法化学反应方法，是以液体化学试剂(或将粉状试剂溶于溶剂)或溶胶为原料，反应物在液相下均匀混合并进行反应，最后获得所需要的产品。

4.堇青石蜂窝陶瓷的应用
堇青石蜂窝陶瓷已经在很多领域得到成功的应用，在此主要阐述了其在控制大气污染、蜂窝陶瓷蓄热体、承烧板方面的应用。

4.1控制大气污染
近年来，随着经济的高速发展，交通运输业所带来的环境污染日益严重、灰霾天气、PM2.5污染等的问题越来越突出。为了人类自身的健康，人们开发了多种净化技术。由于堇青石蜂窝陶瓷具有比表面积大，热稳定性好，热膨胀系数小等优点，已经被广泛应用到汽车废气排放处理、工业烟道气中NOx、SO3的排除中。Fuji总结了蜂窝陶瓷和泡沫陶瓷在高温、强腐蚀等极端环境下的应用情况，认为堇青石质蜂窝陶瓷材料具有较高热稳定性和化学稳定性，将其用作催化剂载体，对净化汽车尾气和减少发电厂的氮氧化物排放等起着非常关键的作用，堇青石蜂窝陶瓷是汽车尾气催化处理中一个重要的载体。

4.2蜂窝陶瓷蓄热体蓄热式高温空气燃烧技术（High Temperature Air Combustion）
是一种革命性的全新燃烧技术，它通过高效蓄热材料将助燃空气从室温预热至前所未有的800℃温度。同时，大幅度降低氮氧化物排放量，使排烟温度控制在露点以上、150℃以下范围内，最大限度地回收烟气余热，使炉内燃烧温度更趋均匀。该技术被誉为21世纪最具发展潜力的技术之一。该技术的关键之一是制备高性能的蓄热体材料——蜂窝陶瓷[13]。堇青石质蜂窝陶瓷蓄热体具有耐高温、抗腐蚀、热震稳定性好、强度高、蓄热量大、导热性能好等显著优点，节能效果和使用寿命大大提高。

4.3承烧板
由于堇青石蜂窝陶瓷具有质量轻、热传导快、热稳定性好等特点，被用做粉末冶金的承烧板取代氧化铝承烧板。另外，蜂窝陶瓷也有用于义齿制作的烧结承烧板，一般义齿烧结炉要在2~3min内完成急速的升温过程（由室温升到900℃）。这要求炉内的承烧板要有很高的耐热冲击性能，不会因为短时间的急速升温而被破坏，而堇青石蜂窝陶瓷的低热膨胀系数，能很好满足这一要求。堇青石蜂窝陶瓷承烧板示意图如图2所示。

图2堇青石蜂窝载体承热板

5.总结
随着堇青石蜂窝陶瓷性能的提高，其应用也越来越广泛；但国内生产堇青石蜂窝陶瓷性能与国外的产品相比，还是有明显的差距。蜂窝陶瓷今后在环保领域的需求量将越来越大，我们以后也要重视这方面的研究，使国产的堇青石蜂窝陶瓷的性能越来越好。（元琛科技）