本发明涉及泡沫陶瓷材料技术领域，具体为一种高强度强韧性的泡沫空心陶瓷材料。
背景技术：
泡沫陶瓷材料的发展始于20世纪70年代，是一种具有高温特性的多孔材料。其孔径从纳米级到微米级不等，气孔率在20％～95％之间，使用温度为常温～1600℃。
泡沫陶瓷一般可以分为两类，即开孔(网状)陶瓷材料以及闭孔陶瓷材料，这取决于各个孔穴是否具有固体壁面。如果形成泡沫体的固体仅仅包含于孔棱中，则称之为开孔陶瓷材料，其孔隙是相互连通的；如果存在固体壁面，则泡沫体称为闭孔陶瓷材料，其中的孔穴由连续的陶瓷基体相互分隔。但大部分泡沫陶瓷既存在开孔孔隙又存在少量闭孔孔隙。一般来说孔隙的直径小于2nm的为微孔材料；孔隙在2～50nm之间的为介孔材料；孔隙在50nm以上的为宏孔材料。
泡沫陶瓷的应用开始于19世纪70年代，当时仅被用作铀提纯材料和细菌过滤材料。随着泡沫陶瓷使用范围的不断扩大，其应用领域也逐渐扩大，由过滤和热工等领域逐渐扩展到隔热、吸音、电子、光电、传感、环境生物及化学领域。
微孔膜陶瓷分离膜所具有的耐酸碱、耐侵蚀、耐高温、抗老化和使用寿命长等优点已被人们所认识，并被开发应用于食品工业、生物化工、能源工程、环境工程和电子技术等许多领域。随着材料科学的发展，纳米级多孔无机膜的制备和应用成为人们研究的热点。
生物材料很多科研单位都在致力于多孔羟基磷灰石生物陶瓷材料的研究。用添加造孔剂和制作泡沫陶瓷的方法制备多孔羟基磷灰石生物陶瓷，其相互连通的孔隙有利于组织液的微循环，促进细胞的渗入和生长。研制出的泡沫陶瓷羟基磷灰石人工骨和义眼已经用于临床实验，引起了医学界和材料学界的关注。
隔热材料泡沫陶瓷具有热传导率低和抗热震性能优良等特性，是一种理想的耐热材料。由泡沫陶瓷制作的典型耐热材料为耐热砖，其材质有zr02、sic和镁盐及钙盐等，使用温度高达1600℃,是世界上最好的隔热材料，称之为“超级绝热材料”，被应用于航天飞机外壳的隔热及导弹头的强迫发汗等。
不过目前的泡沫陶瓷的强度与韧性无法同时符合人们的需求，在满足强度的同时韧性较差，在满足韧性的同时又无法满足人们对于强度的需求，需要一种具备高强度和高韧性的泡沫陶瓷材料。
技术实现要素：
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种高强度强韧性的泡沫空心陶瓷材料，具备高强度强韧性的优点，解决了目前泡沫陶瓷无法在强度和韧性方面同时满足人们需求的问题。
(二)技术方案
为实现上述高强度强韧性的泡沫空心陶瓷材料高强度和强韧性的目的，本发明提供如下技术方案：一种高强度强韧性的泡沫空心陶瓷材料，其特征在于，包括以下重量份数配比的原料：基体材料70-80份、发泡材料15-20份、着色剂10-15份和添加剂5-10份。
优选的，所述基体材料包括玻璃纤维、膨润土、粘土、混凝土废渣、氧化铝和玻璃微珠。
优选的，所述发泡材料包括煤矸石、石灰石、硅酸钠和碳化硅。
优选的，所述着色剂包括三氧化二铁、碱式碳酸铜和硫化铜。
优选的，所述添加剂包括硅酸钠、水、可溶性高分子树脂和羧基纤维素钠。
优选的，包括以下重量份数配比的原料：基体材料75份、发泡材料18份、着色剂14份和添加剂8份。
优选的，一种高强度强韧性的泡沫空心陶瓷材料包括以下重量份数配比的原料：基体材料77份、发泡材料19份、着色剂14份和添加剂7份。
优选的，一种高强度强韧性的泡沫空心陶瓷材料包括以下重量份数配比的原料：基体材料71份、发泡材料15份、着色剂11份和添加剂5份。
优选的，一种高强度强韧性的泡沫空心陶瓷材料，其制作方法包括以下步骤：
1)材料准备，玻璃纤维、膨润土、粘土、混凝土废渣和氧化铝按照1:2:2:4:1的数量准备，煤矸石、石灰石、硅酸钠和碳化硅按照4:4:1:1的数量准备，三氧化二铁、碱式碳酸铜和硫化铜按照需要来准备，硅酸钠、羧基纤维素钠、水和可溶性高分子树脂按照2:1:6:1的数量来准备。
2)初加工，膨润土、氧化铝、粘土和玻璃纤维为成品，无需加工，混凝土废渣进行破碎，其中混凝土废渣因为硬度较大，所以破碎时间需要较长，并且破碎要求为直径小于零点五厘米，无明显棱角，因此在破碎以后需要对混凝土进行筛选。
3)混合，将硅酸钠、羧基纤维素钠和水进行混合搅拌，搅拌时间不少于十分钟，且搅拌速度为600r/min，视天气情况而定可以进行不高于四十度的加温来加快搅拌过程，在混合结束以后的一分钟将初加工好的材料投入搅拌好的液体，投入顺序为混凝土废渣、氧化铝、粘土、玻璃纤维和膨润土，其中每次投入间隔在3-5分钟，特殊情况可缩短，但是不得低于两分钟，在投料过程中搅拌机不停机，在所有的物料投入搅拌机以后搅拌机继续搅拌，时间为6-10分钟，其中根据混合物的粘稠状况可以考虑添加一部分水，添加的水量不超过混合物总量的百分之二，搅拌的物料具体程度为静置一分钟无明显分层即可。
4)成型，将搅拌好的物料投入模具中，模具形状视需要而定，模具上应留设有排水孔，以供物料排出多余水分。
5)晾晒，在模具中的物料在自然环境下风干，特殊情况可以进行风干与烘干，其中烘干风干可同时进行，烘干温度为80-120摄氏度，在晾晒的中途模具可以用手拿起时将物料的表面沾满玻璃微珠。
6)烧制，将物料投入烧制的设备中，其中烧制温度为400-600摄氏度，采取了低温烧制。
7)冷却，烧制完成的成品进行自然冷却，特殊情况可用风力加速冷却，不可用水冷却。
8)涂层，冷却完成的材料投入可溶性高分子材料中，进行包浆处理，可溶性高分子树脂的制备为，将可溶性高分子树脂溶于水中，得到20-60g/l的液体。
9)成品，在步骤8)结束以后，将成品进行自然风干即可。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种高强度强韧性的泡沫空心陶瓷材料，具备以下有益效果，该高强度强韧性的泡沫空心陶瓷材料，采取了添加剂、基体材料、发泡材料和着色剂混合，加工得到具有高强度与高韧性的泡沫陶瓷，其中各种原材料易于得到，成本低廉，制备手段简单。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
一种高强度强韧性的泡沫空心陶瓷材料，其制作方法包括以下步骤：
1)材料准备，玻璃纤维、膨润土、粘土、混凝土废渣和氧化铝按照1:2:2:4:1的数量准备，煤矸石、石灰石、硅酸钠和碳化硅按照4:4:1:1的数量准备，三氧化二铁、碱式碳酸铜和硫化铜按照需要来准备，硅酸钠、羧基纤维素钠、水和可溶性高分子树脂按照2:1:6:1的数量来准备，基体材料占据总准备材料的75份，发泡材料占据总准备材料的18份，着色剂占据总准备材料的14份，添加剂占据总准备材料的8份。
2)初加工，膨润土、氧化铝、粘土和玻璃纤维为成品，无需加工，混凝土废渣进行破碎，其中混凝土废渣因为硬度较大，所以破碎时间需要较长，并且破碎要求为直径小于零点五厘米，无明显棱角，因此在破碎以后需要对混凝土进行筛选。
3)混合，将硅酸钠、羧基纤维素钠和水进行混合搅拌，搅拌时间不少于十分钟，且搅拌速度为600r/min，视天气情况而定可以进行不高于四十度的加温来加快搅拌过程，在混合结束以后的一分钟将初加工好的材料投入搅拌好的液体，投入顺序为混凝土废渣、氧化铝、粘土、玻璃纤维和膨润土，其中每次投入间隔在3-5分钟，特殊情况可缩短，但是不得低于两分钟，在投料过程中搅拌机不停机，在所有的物料投入搅拌机以后搅拌机继续搅拌，时间为6-10分钟，其中根据混合物的粘稠状况可以考虑添加一部分水，添加的水量不超过混合物总量的百分之二，搅拌的物料具体程度为静置一分钟无明显分层即可。
4)成型，将搅拌好的物料投入模具中，模具形状视需要而定，模具上应留设有排水孔，以供物料排出多余水分。
5)晾晒，在模具中的物料在自然环境下风干，特殊情况可以进行风干与烘干，其中烘干风干可同时进行，烘干温度为80-120摄氏度，在晾晒的中途模具可以用手拿起时将物料的表面沾满玻璃微珠。
6)烧制，将物料投入烧制的设备中，其中烧制温度为400-600摄氏度，采取了低温烧制。
7)冷却，烧制完成的成品进行自然冷却，特殊情况可用风力加速冷却，不可用水冷却。
8)涂层，冷却完成的材料投入可溶性高分子材料中，进行包浆处理，可溶性高分子树脂的制备为，将可溶性高分子树脂溶于水中，得到20-60g/l的液体。
9)成品，在步骤8)结束以后，将成品进行自然风干即可。
其中，步骤8)中的可溶性高分子材料，可以重复使用，直到最后成品投入其中无法完全被包裹为止，或者高分子材料的浊度较高，目光无法穿过，着色剂采取的化学物质在能采取矿物的前提下采取矿物，无法采取矿物或者矿物纯度不高的前提下采取人工合成物，采取矿物染色可以直接将颜色添加至材料的内部，避免了颜色的脱落，且降低了环境污染。
实施例二：
一种高强度强韧性的泡沫空心陶瓷材料，其制作方法包括以下步骤：
1)材料准备，玻璃纤维、膨润土、粘土、混凝土废渣和氧化铝按照1:2:2:4:1的数量准备，煤矸石、石灰石、硅酸钠和碳化硅按照4:4:1:1的数量准备，三氧化二铁、碱式碳酸铜和硫化铜按照需要来准备，硅酸钠、羧基纤维素钠、水和可溶性高分子树脂按照2:1:6:1的数量来准备，基体材料占据总准备材料的77份，发泡材料占据总准备材料的19份，着色剂占据总准备材料的14份，添加剂占据总准备材料的7份。
2)初加工，膨润土、氧化铝、粘土和玻璃纤维为成品，无需加工，混凝土废渣进行破碎，其中混凝土废渣因为硬度较大，所以破碎时间需要较长，并且破碎要求为直径小于零点五厘米，无明显棱角，因此在破碎以后需要对混凝土进行筛选。
3)混合，将硅酸钠、羧基纤维素钠和水进行混合搅拌，搅拌时间不少于十分钟，且搅拌速度为600r/min，视天气情况而定可以进行不高于四十度的加温来加快搅拌过程，在混合结束以后的一分钟将初加工好的材料投入搅拌好的液体，投入顺序为混凝土废渣、氧化铝、粘土、玻璃纤维和膨润土，其中每次投入间隔在3-5分钟，特殊情况可缩短，但是不得低于两分钟，在投料过程中搅拌机不停机，在所有的物料投入搅拌机以后搅拌机继续搅拌，时间为6-10分钟，其中根据混合物的粘稠状况可以考虑添加一部分水，添加的水量不超过混合物总量的百分之二，搅拌的物料具体程度为静置一分钟无明显分层即可。
4)成型，将搅拌好的物料投入模具中，模具形状视需要而定，模具上应留设有排水孔，以供物料排出多余水分。
5)晾晒，在模具中的物料在自然环境下风干，特殊情况可以进行风干与烘干，其中烘干风干可同时进行，烘干温度为80-120摄氏度，在晾晒的中途模具可以用手拿起时将物料的表面沾满玻璃微珠。
6)烧制，将物料投入烧制的设备中，其中烧制温度为400-600摄氏度，采取了低温烧制。
7)冷却，烧制完成的成品进行自然冷却，特殊情况可用风力加速冷却，不可用水冷却。
8)涂层，冷却完成的材料投入可溶性高分子材料中，进行包浆处理，可溶性高分子树脂的制备为，将可溶性高分子树脂溶于水中，得到20-60g/l的液体。
9)成品，在步骤8)结束以后，将成品进行自然风干即可。
实施例三：
一种高强度强韧性的泡沫空心陶瓷材料，其制作方法包括以下步骤：
1)材料准备，玻璃纤维、膨润土、粘土、混凝土废渣和氧化铝按照1:2:2:4:1的数量准备，煤矸石、石灰石、硅酸钠和碳化硅按照4:4:1:1的数量准备，三氧化二铁、碱式碳酸铜和硫化铜按照需要来准备，硅酸钠、羧基纤维素钠、水和可溶性高分子树脂按照2:1:6:1的数量来准备，基体材料占据总准备材料的71份，发泡材料占据总准备材料的15份，着色剂占据总准备材料的11份，添加剧占据总准备材料的5份。
2)初加工，膨润土、氧化铝、粘土和玻璃纤维为成品，无需加工，混凝土废渣进行破碎，其中混凝土废渣因为硬度较大，所以破碎时间需要较长，并且破碎要求为直径小于零点五厘米，无明显棱角，因此在破碎以后需要对混凝土进行筛选。
3)混合，将硅酸钠、羧基纤维素钠和水进行混合搅拌，搅拌时间不少于十分钟，且搅拌速度为600r/min，视天气情况而定可以进行不高于四十度的加温来加快搅拌过程，在混合结束以后的一分钟将初加工好的材料投入搅拌好的液体，投入顺序为混凝土废渣、氧化铝、粘土、玻璃纤维和膨润土，其中每次投入间隔在3-5分钟，特殊情况可缩短，但是不得低于两分钟，在投料过程中搅拌机不停机，在所有的物料投入搅拌机以后搅拌机继续搅拌，时间为6-10分钟，其中根据混合物的粘稠状况可以考虑添加一部分水，添加的水量不超过混合物总量的百分之二，搅拌的物料具体程度为静置一分钟无明显分层即可。
4)成型，将搅拌好的物料投入模具中，模具形状视需要而定，模具上应留设有排水孔，以供物料排出多余水分。
5)晾晒，在模具中的物料在自然环境下风干，特殊情况可以进行风干与烘干，其中烘干风干可同时进行，烘干温度为80-120摄氏度，在晾晒的中途模具可以用手拿起时将物料的表面沾满玻璃微珠。
6)烧制，将物料投入烧制的设备中，其中烧制温度为400-600摄氏度，采取了低温烧制。
7)冷却，烧制完成的成品进行自然冷却，特殊情况可用风力加速冷却，不可用水冷却。
8)涂层，冷却完成的材料投入可溶性高分子材料中，进行包浆处理，可溶性高分子树脂的制备为，将可溶性高分子树脂溶于水中，得到20-60g/l的液体。
9)成品，在步骤8)结束以后，将成品进行自然风干即可。
综上所述，该高强度强韧性的泡沫空心陶瓷材料，采取了添加剂、基体材料、发泡材料和着色剂混合，加工得到具有高强度与高韧性的泡沫陶瓷，其中各种原材料易于得到，成本低廉，制备手段简单。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。