2022年12月4日，清华大学材料学院杨金龙教授课题组在《Advanced Functional Materials》发表题为3D Printable Ultra-Highly Porous and Mechanically StrongFoam Materials for Multiple Applications的研究论文，发现了一种控制泡沫陶瓷干燥与烧结过程收缩率的新方法，利用醇类分子与氧化物表面基团的吸附作用，增强了发泡剂在颗粒表面的吸附量，通过发泡剂分子链的疏水聚集作用，将坯体的收缩率控制在了20%以下。

原文链接：

https://doi.org/10.1002/adfm.202205537

 研究简介 

泡沫陶瓷作为一种高气孔率的陶瓷，在干燥与烧结过程中的收缩率非常大，一般可超过50%，一直以来是陶瓷界的一大难题，严重影响了泡沫陶瓷器件的制备与使用。 

该课题组发现了一种控制泡沫陶瓷干燥与烧结过程收缩率的新方法，利用醇类分子与氧化物表面基团的吸附作用，增强了发泡剂在颗粒表面的吸附量，通过发泡剂分子链的疏水聚集作用，将坯体的收缩率控制在了20%以下。该方法中，醇类分子对体系中表界面的调节作用代替了传统酸碱调节pH值的方法，成为了一种条件温和可控的制备高强度、低收缩泡沫陶瓷材料的新方法。

图1 泡沫陶瓷及其对比样品的气孔率及收缩率

图2 泡沫材料3D打印直写制备泡沫材料

 研究结论 

传统酸碱辅助发泡制得的泡沫陶瓷，线收缩率在35.5%。本文报道的醇类分子辅助发泡发制得的样品，在相同温度烧结后的收缩率为18.8%，并保持着94.4%的气孔率。文章中揭示了相应的发泡与抗收缩机理。同时，该泡沫坯体在未烧结状态下，可承受一定的压力。烧结后，其抗压强度达到1.32-1.69MPa。泡沫陶瓷的隔热性能可达0.0635W/m·K。

同时，该体系的泡沫坯体可以用做3D打印直写（DIW）技术，制备不同形状的泡沫陶瓷材料。所制得的未经烧结的坯体可在水的环境下维持10天（或更长时间）气孔结构不发生变化，亦可在乙醇的环境下维持3天（或更长时间）气孔结构不发生变化。这说明该坯体可以被直接用做一些基体材料，如组织工程支架、多孔涂层、隔热材料等，具有广阔的工业化前景。