本发明属于多孔陶瓷制备技术领域，涉及一种梯度结构多孔陶瓷材料的制备方法。
背景技术：
多孔陶瓷材料具有较高的气孔率、较大的比表面积以及可以调节的气孔形状、孔径和气孔分布等特点，是一类环保型绿色材料和结构功能材料，可作为保温隔热材料、过滤器材料、催化剂载体、吸音和透波材料等在在生物医学、石油化工、航空航天、国防军工等领域具有广阔的发展和应用前景，目前大多研究集中于单一孔径、孔隙率的无序多孔陶瓷材料的研制，但无法满足对具有梯度可变性孔结构的陶瓷材料的需求，梯度结构的多孔陶瓷是多孔陶瓷的制造难点。
比如在功能材料领域，多孔陶瓷将雷达吸波材料与微观结构设计相结合，不但可大大减轻材料的质量，而且利用多孔特性可以进行电磁波的散射。如果能将具有电磁损耗功能的电子陶瓷粉体制备成为梯度多孔陶瓷，渐变的孔结构可实现不同波段电磁波的吸收，从而可大大提高结构吸波的效率和可控性。然而目前有关梯度结构多孔陶瓷用于吸波材料的报道基本没有。
以聚合物微球为模板制备多孔陶瓷通常采用干压成型的方法，具体操作步骤为：将微球涂敷料浆后置于模具内干压成型，干燥后再烧结成陶瓷。这种工艺涂敷量不连续的话，容易造成多孔陶瓷的缺陷，干压法可以制备均质多孔陶瓷，对于梯度结构可控的多孔陶瓷的制备有一定难度。
技术实现要素：
本发明的目的是，提出一种孔结构有序渐变，质量更加稳定的梯度结构多孔陶瓷材料的制备方法。
本发明的技术解决方案是，
以不同粒径单分散聚合物微球作为模板，按照比例加入陶瓷粉体、粘结剂、塑型剂、分散剂，使用挤出成型工艺分别制备出不同孔结构的多孔陶瓷薄膜，将陶瓷薄膜在模具中按照设计的梯度结构进行叠层后热压成型，脱模后进行高温烧结得到结构梯度变化的多孔陶瓷材料，具体的制备步骤如下：
(1)选用单分散聚苯乙烯微球或酚醛微球作为模板，按照设计要求与陶瓷粉体按照比例混合均匀；
(2)按照挤出成型工艺配方向挤出机内加入粘结剂、塑型剂以及分散剂，温度升至180-220℃，混炼均匀后加入步骤(1)中的混合粉料，充分混炼均匀后挤出成型陶瓷薄膜，薄膜厚度在0.1-0.3mm之间。其中，粘结剂为甲基纤维素，加入量为粉体质量的16-20％，塑形剂为甘油，加入量为粉体质量的1-1.4％，分散剂为油酸，加入量为粉体质量的0.6-1％；
(3)按照设计要求更换单分散微球的粒径或体积比例，重复步骤(1)-(2)制备其它不同孔结构的陶瓷薄膜；
(4)将不同孔结构的陶瓷薄膜按照设计要求的梯度在模具内进行叠层，升温至150-200℃，压力0.5-2mpa，保温保压2-5h，热压成型多孔陶瓷素坯，冷却后脱模干燥；
(5)将多孔陶瓷素坯置于高温马弗炉内按照1℃/min的升温速率缓慢升至600℃，保温3h进行排胶，再将材料转移至高温石墨化炉内，升温至多孔陶瓷材料的烧结温度，保温3-6h，得到梯度结构多孔陶瓷。
所述的单分散聚苯乙烯微球或酚醛微球模板为实心球，粒径在50μm-650μm之间。
挤出成型用的粘结剂为甲基纤维素，加入量为粉体质量的18％，塑形剂为甘油，加入量为粉体质量的1.2％，分散剂为油酸，加入量为粉体质量的0.8％。
本发明的优点和特点：
(1)本发明以单分散微球为模板，采用挤出成型制备的多孔陶瓷薄膜孔结构及厚度精确可控，便于电结构的设计和实现。
(2)本发明通过电子陶瓷粉体在结构上的梯度渐变进行吸波，实现了功能和结构的一体化。
(3)挤出成型制备多孔陶瓷薄膜生产连续、质量稳定、自动化程度高，适于批量生产。
具体实施方式
梯度结构多孔陶瓷材料的具体实施方案如下：
以不同粒径单分散聚合物微球作为模板，按照比例加入陶瓷粉体、粘结剂、塑型剂、分散剂，使用挤出成型工艺分别制备出不同孔结构的多孔陶瓷薄膜，将陶瓷薄膜在模具中按照设计的梯度结构进行叠层后热压成型，脱模后进行高温烧结得到结构梯度变化的多孔陶瓷材料，具体的制备步骤如下：
(1)选用单分散聚苯乙烯微球或酚醛微球作为模板，按照设计要求与陶瓷粉体按照比例混合均匀；
(2)按照挤出成型工艺配方向挤出机内加入粘结剂、塑型剂以及分散剂，温度升至180-220℃，混炼均匀后加入步骤(1)中的混合粉料，充分混炼均匀后挤出成型陶瓷薄膜，薄膜厚度在0.1-0.3mm之间。其中，粘结剂为甲基纤维素，加入量为粉体质量的16-20％，塑形剂为甘油，加入量为粉体质量的1-1.4％，分散剂为油酸，加入量为粉体质量的0.6-1％；
(3)按照设计要求更换单分散微球的粒径或体积比例，重复步骤(1)-(2)制备其它不同孔结构的陶瓷薄膜；
(4)将不同孔结构的陶瓷薄膜按照设计要求的梯度在模具内进行叠层，升温至150-200℃，压力0.5-2mpa，保温保压2-5h，热压成型多孔陶瓷素坯，冷却后脱模干燥；
(5)将多孔陶瓷素坯置于高温马弗炉内按照1℃/min的升温速率缓慢升至600℃，保温3h进行排胶，再将材料转移至高温石墨化炉内，升温至多孔陶瓷材料的烧结温度，保温3-6h，得到梯度结构多孔陶瓷。
为了更好的理解本发明，下面结合具体的实施例进一步阐述本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例：
实施例1
(1)选用中位径为0.5μm单分散聚苯乙烯微球作为模板，与1kg纳米sic粉体按照1:2的体积比例混合均匀；
(2)按照挤出工艺配方向挤出机内加入甲基纤维素180g，甘油12g，油酸8g，温度升至180℃，混炼均匀后加入(1)中的混合粉料，充分混炼均匀后挤出成型法制备厚度在0.1mm的sic多孔陶瓷薄膜；
(3)分别按照聚苯乙烯微球与纳米sic粉体1:3、1:4、1:5的体积比例，按照上述(1)-(2)步骤挤出成型法制备不同孔结构的，厚度在0.1mm的sic多孔陶瓷薄膜；
(4)将不同孔结构的陶瓷薄膜在模具内按设计要求顺序叠层，在压机上热压成型孔结构梯度渐变的陶瓷素坯，保持温度150℃，压力0.5mpa，5h后冷却、脱模、干燥；
(5)将多孔陶瓷素坯置于高温马弗炉内按照1℃/min的升温速率缓慢升至600℃，保温3h进行排胶，再将材料转移至高温石墨化炉内按照100℃/h的速率升温至1700℃，高温烧结3h得到梯度结构的sic多孔陶瓷。
实施例2
(1)选用中位径为50nm单分散酚醛微球作为模板，与1kg纳米tib2粉体按照1:1的体积比例混合均匀；
(2)按照挤出成型工艺配方向挤出机内加入甲基纤维素200g，加入甘油14g，加入油酸10g，温度升至220℃，混炼均匀后加入步骤(1)中的混合粉料，充分混炼均匀后挤出厚度为0.2mm的陶瓷薄膜；
(3)分别将微球模版更换为中位径为100nm、150nm的单分散酚醛微球，重复步骤(1)-(2)制备其它不同孔结构的厚度为0.2mm的陶瓷薄膜；
(4)将不同孔结构的陶瓷薄膜按照设计要求的梯度在模具内进行叠层，升温至180℃，压力2mpa，保温保压3h，热压成型多孔陶瓷素坯，冷却后脱模干燥；
(5)将多孔陶瓷素坯置于高温马弗炉内按照1℃/min的升温速率缓慢升至600℃，保温3h进行排胶，再将材料转移至高温石墨化炉内按照100℃/min速度升温至2500℃，保温4h，得到梯度结构tib2多孔陶瓷。