基于生物纤维模板的绝热材料的研究(2)
1.2 木质陶瓷制备的概述
遗态材料最初是由日本的冈部敏弘博士等开发出来的,日本研究者称之为“木质陶瓷(woodceramics)”,美国学者则称其为“生态陶瓷(eco-ceramics) [2]”。木质陶瓷是以木质材料比如木材等的为原料制成的碳元素材料，它既保留了木材自身的多孔材料，又可以像碳纤文一样工业化生产，由于其优异的性能表现，是当今材料世界占有一席之地的又一新兴的新星原材料。当木质材料被开发以来，一直备受世界学者的关注，他们也一直不断探索，希望得到一些满足人们需要的更高性能的新型材料。近些年来，这些学者们主要从三方面入手进行探索分析改进以期得到满意的结果，这三方面则分别是植物模板及原材料的选取，浸渍熔融物的种类选取以及制备工艺，以下则分别对这三方面进行概述：
1.2.1 植物模板的选取
木质陶瓷化过程中的原材料主要来自于工业生产或是生活中的一些废弃木材，起初研究人员主要选取一些木材加工工程中的破碎木屑制成的中密度纤文板（MDF）作为原材料制备木质陶瓷，但随着研究的多元化和深入化，原材料的取材变得更为广泛，遍及生活的方方面面，就如废弃的甘蔗枝，树叶或者秸秆，稻壳都会被用来做原材料制备木质陶瓷[3]。这些材料取材广泛，又比较易得，不污染环境，某种程度上也适应了当今材料科学研究中保护环境，资源可再生，节省资源的研究发展战略。由于不同树种的木材结构各不相同，为了保证木材的内部结构不被破坏，随后研究者们[4，5]也对块状材料进行了木质陶瓷化研究。
1.2.2 浸渍熔融物种类的选取
起初日本学者采用热固性树脂作为浸渍物对中密度纤文板进行浸渍进行木质陶瓷化，烧结碳化后的的制成的木质陶瓷具有了很多碳素材料的像如质轻、耐磨、耐热和导电等的优秀的性能特点。之后，日本研究人员[6]也考虑到了木质陶瓷的循环再利用等的一些因素，于是采用了一种液化木材作为浸渍物以期达到环保的效果。同时为了提高浸渍熔融物在密度板等的原材料中的浸渍率，以期达到提高木质陶瓷的强度和力学性能的效果，日本研究人员[7]还采用了高压超声浸渍法。美国的航空航天广利局格伦研究中心则采用熔融无机硅作为浸渍物，用木材或木屑作为原材料在高温环境下渗入熔融无机硅，最终制成耐高温的碳化硅质陶瓷材料。在我国，武汉工业大学的学者们[4]采用TEOS作为陶瓷前驱体浸渍剂的主要成分。
1.2.3 制备工艺的选择
基于满足到不同的性能要求以及原材料和浸渍熔融物的选取的不同这些原因，木材陶瓷化的制备工艺也一般不同，目前常用到的工艺路线主要有三种：(1) 原料碎化→制备中密度纤文板→浸渍酚醛树脂→干燥→焙烧(300～3000 ℃)；(2)木材→干燥→热解→渗硅(1400～1600 ℃) →Si/ SiC 复合陶瓷；(3) 木材→在含硅和铝化合物的溶液中浸泡→硫化(45 ℃) →热处理→(Si - ,Al - ) 木质陶瓷。它们的共同点在于提高木质陶瓷的性能特点以及设计出合理的多孔结构等。
1.2.4 木质陶瓷的性能特点
木质陶瓷由于其采用木材的的天然木质材料作为原材料，制成的木质陶瓷在结构少多少保持了原材料的结构特点，由于木质材料纤文素的特定方向，则在木质陶瓷上表现出力学的各向异性[8,9]。木质陶瓷优良的摩擦性能[10]取决如其多孔性可以为多种润滑剂浸入提供便利。此外木质陶瓷还具有导电性，一定条件下具有较低的电磁反射率[11]。可以用作电磁屏蔽材料。
当前，我国遗态材料的研究还处于起步阶段，主要以上海大学和西安交通大学的研究人员为代表他们主要从事于研究遗态材料的结构与性能之间的关系以及遗态材料的制备方法等。而在国外，主要以日本和美国为代表，它们不仅研究了微观组织和性能关系，模板选择，遗态材料的制备方法等，还研究了遗态材料的机理[12-15]。
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