多孔陶瓷:吹得神乎其神,九成应用栽在同一个坑里

去年在佛山给某净水厂做失效分析,一整批采购的多孔氧化铝过滤陶瓷,用了不到三个月,堵得连自来水都渗不过去。供应商拍胸脯说孔隙率45%达标,我们抽了三块破样测,有效连通孔隙才不到18%。 全是废孔。

别被“高孔隙率”骗了

现在不管是展会还是论文,张嘴就是我做了60%甚至70%孔隙率的多孔陶瓷,听起来特别厉害,说白了都是拿总孔隙率忽悠人。 过滤要,催化载体要,隔热用的闭孔隙另说,只要是涉及流体通过的场景,要的是连通开孔隙率,闭孔再多,都没用,相当于你买了一袋子西瓜,一半都是空心坏瓜,你能说你买了十斤瓜就够吃? 我刚入行那会,跟着老师傅做工业废水过滤陶芯,为了冲孔隙率指标,配方里加了30%的淀粉造孔剂,烧出来测总孔隙率刚好52%,当时还沾沾自喜,拿到现场试压,通量只有设计值的三分之一。 整个人傻掉。 后来切开磨样拍显微,才发现一半孔隙都是封在基体里的死孔,还有不少是只开了一个小口的半连通孔,水流进去就出不来,用不了几天就堵死。
多孔陶瓷开孔隙闭孔隙对比显微镜图
多孔陶瓷开孔隙闭孔隙对比显微镜图
很多供应商现在还在玩这个文字游戏,你不问他要开孔隙率数据,他就只给你报总孔隙率,坑了不知道多少甲方。真要拿货,一定要卡死开孔隙率的指标,达不到,再高的总孔隙率都别要。

强度和通量,天生就是死对头

说实话,做了15年,我天天跟这个矛盾较劲,从来没见过真正完美解决的。 你要通量大,就得孔隙大、孔隙多,强度往下掉的速度能吓到你。我前年测过一组国产氧化铝多孔陶瓷的数据,总孔隙率从30%涨到50%,抗折强度直接从120MPa掉到28MPa,差了四倍还多。 孔隙率再往上走,强度直接个位数,拿起来都能掰断。 有人说搞梯度孔结构,表层小孔过滤,内层大孔透气,既保证精度又保证强度,听起来很美对不对?实测发现,梯度层结合的地方就是天生的应力集中点,装车搬运的时候不小心磕一下,直接从结合面断成两半,根本扛不住现场的野蛮施工。
多孔陶瓷三点抗弯断裂实物试样图
多孔陶瓷三点抗弯断裂实物试样图
之前有个做锂电池隔膜基材的客户,拿了某985高校实验室的样品过来,孔隙率58%,透气度完全达标,就是强度只有12MPa,工厂切卷的时候,一拉就断,试产了三批,良率不到10%。对方高校还说我们工厂设备精度不够,这不扯吗?十几兆帕的强度,换谁的设备能稳定切? 这不怪思路错,怪就怪太多成果只停留在实验室的小样品上,放大量生产全露馅。

产业化绕不开的死结

产业化绕不开的死结
产业化绕不开的死结
现在多孔陶瓷的融资新闻、成果报道一堆又一堆,说什么替代这个替代那个,我就说两个根本绕不开的硬伤,没人敢碰。 第一个,批量孔径均匀性控制不了。不管你是用造孔剂法,还是发泡法、冰冻成型,同一窑烧出来的100块陶瓷板,最大孔径和最小孔径能差三倍。做过滤的话,小孔先堵,大孔跟着破损失效,整体使用寿命直接砍一半。你做小批量十块八块样品,当然能挑出好的,给客户送样当然数据好看,真给人发一整车货,你能一块一块挑吗?挑完成本翻三倍,谁要? 第二个,成本降不下来。实验室做样品,一块10*10cm的卖大几千都正常,真要用到污水处理、钢铁烟气除尘这种大面积应用,一平方米成品成本超过200块,用户转头就用几十块钱的聚丙烯滤袋了,谁跟你玩情怀? 不过话说回来,现在圈里的风气就是这样,大家都忙着发论文、拿项目,吹概念,没人愿意蹲在窑炉边,盯着一窑一窑的烧成,去磨那个一致性的问题。好多项目死在中试线,就是因为实验室数据好看,放大了之后,窑炉上下温差个几十度,孔隙率差出去十几个点,根本没法用。 还有那个封接的问题,多孔陶瓷跟金属外壳封接,热膨胀系数差出去好几倍,现场一冷一热循环几次,直接裂了漏了,我见过好几个烟气处理项目,跑了半年漏了一半,业主从此再也不用多孔陶瓷了。 别扯什么未来前景,先把这些坑填上再说。现在的多孔陶瓷,就是虚火太旺,干货太少,太多人被高孔隙率的概念忽悠进去,最后血本无归,一点都不冤。
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