什么是凝胶浇注成型 关于Gel Casting的介绍

凝胶浇注成型(Gel Casting)是20世纪90年代初由美国橡树岭国家实验室Omatete OO等人发明的一种新的陶瓷成型技术。它是胶体化学原理、陶瓷制备技术及高分子化学结合的产物。这一方法首先将粉体均匀分散于含有有机单体的溶液中，制成高固相体积分数的悬浮体(＞50%),然后注入具有一定形状的模具中，在一定的催化、温度条件下，有机单体聚合，形成大分子的网状结构，通过交联作用导致悬浮体原位凝固，最后经过干燥得到坯体。

凝胶浇注成型的擬胶化是通过单体聚合实现的，属化学凝胶化方法，因此凝胶浇注成型最大的优点是坯体强度高，十分利于机加工，另外凝胶是在整个系统内均匀发生的，坯体缺陷容易克服。凝胶浇注成型釆用的浆料固体含量高［通常＞50%（体积分数）］,有机物含量较低（约3wt%）,因此干燥过程收缩率较低，干燥收缩率16%〜17%,是一种近净尺寸成型方法。通过调整工艺条件，该成型方法的成型时间、有机物排除时间、坯体强度等都可以调节控制，这对成型的连续化、机械化十分有利。另外，这是一种原位成型方法, 适合复杂形状陶瓷部件的成型要求。该方法的缺点是由于空气中氧的阻聚作用，素坯容易起皮，且干燥条件苛刻、干燥时间长。

最早使用的凝胶浇注成型的单体是丙烯酰胺，但丙烯酰胺具有神经毒性，因此近些年人们着重开发其它适合凝胶浇注成型的有机物体系。如利用环氧化物和胺升温时生成环氧树脂的反应，陶瓷粉体浆料中先加入环氧化物和胺及硬化剂，升温至70°C，在10min内即可实现固化。

除此以外，可用于凝胶化的反应包括Ti4+对聚乙烯醇（PVA）的交联化反应、高价金属离子（Ca2+.Al3+）对褐藻酸盐的凝胶化反应等。目前凝胶浇注成型已被成功地运用于Si3N4C5、SiC6、 Al2O37、ZrO28、Al2O3-ZrO28等陶瓷的成型。在初始浆料中加入表面活性剂并辅以搅拌,还可以制备多孔陶瓷。Zimmerman M H等人在外加强磁场下通过凝胶浇注成型的方法制备了具有织构结构的钛酸铁陶瓷。