泡沫陶瓷是种多孔材料，继第一代普通多孔陶瓷、第二代蜂窝多孔陶瓷后发展起来的第三代多孔陶瓷产品。其孔径从纳米级到微米级不等，具有三维立体网络结构和高气孔率的材料特征，气孔率最高可达90%以上。具有重量轻、气孔率高、比表面积大、抗热震、耐腐蚀、耐高温、使用寿命长以及过滤吸附性好等等优点。

第三代泡沫陶瓷材料的产品发展始于20世纪70年代，作为一种新型的无机非金属过滤材料，主要以原矿粉体、高岭土，或陶瓷工业废渣、粉煤灰、煤矸石、大理石尾矿、炉渣等无机材料作为原料，掺加一定比例的发泡剂、助溶剂等制成水基陶瓷浆料，将其浸渍在泡沫塑料上形成陶瓷膜涂层，而后烧制成而成。根据需过滤的金属液对象，常见材质有碳化硅质、氧化铝质、氧化锆质、氧化镁质等。

图1. 氧化铝质泡沫陶瓷过滤器 ©Kiez Technology

泡沫陶瓷过滤器主要应用于铸造工艺中，净化液态铸造合金，减少或消除铸件时的各种非金属夹杂物和排气问题。由于非金属夹杂物等铸造问题缺陷导致的铸件废品占废品总数的比例高达50%-60%，各项成本增加的同时，多余废品的流出对外界环境的破坏可想预知，且夹杂物缺陷不仅严重拖累了铸件的机械性能和铸造性能，同时也对铸件的切削加工和外观产生有害影响。

为解决这个问题，人们从最初利用铁丝网、带孔的钢板等，制成的简易过滤器插入浇注系统来去除夹杂物；到硅酸销纤维、氮化硼纤维等两维结构内过滤网。如今泡沫陶瓷过滤器利用孔径机械拦截大颗粒夹杂氧化物，利用滤饼作用过滤小颗粒夹杂氧化物。并带有吸附、整流能力，采用泡沫陶瓷过滤器的生产线，其铸件成品率得到明显改善。例如东风汽车铸造二厂使用泡沫陶瓷过滤器后，出品率从65.3%提高至71.5%，仅从浇冒口重量方面就节约了6%的铁水。过滤后的铸件硬度也显著提高，进而延长了切削刀具的使用寿命。

图2. 使用30PPI陶瓷过滤器后的金属液整流变化 ©NumEric

泡沫陶瓷过滤器一般是采用聚氨基甲酸乙脂泡沫塑料作为载体，浸入由耐火骨料烧结助剂、粘结剂等微粉加水制成的陶瓷浆料，而后挤出多余浆液，剩下包覆在泡沫纤维周围的陶瓷料，再经过烘干，在高温下焙烧烧结，最终留下的泡沫状陶瓷制品。由于铸造合金的浇注温度不同，铸件应选择耐火性能材质的泡沫陶瓷过滤器也不同。近几十年来，国内外根据不同材质合金的性能，已研发出多种材质的泡沫陶瓷过滤器。

图3.  几种泡沫陶瓷对应的金属液种类

2环保建筑上的隔热隔音材料

节能保温泡沫陶瓷作为一种全新的低成本绿色节能环保产品，主要以废弃的粉煤灰、炉渣、废玻璃、陶瓷片以及粘土、长石尾矿等为原料，经过高温发泡成型的多孔无机非金属材料，具有防火、防水、防冻、防蛀、防磁波静电、隔音降噪、导热系数小以及同各类泥浆粘结性好等优异特性，泡沫陶瓷轻质隔墙板相较于传统轻质砌块、灰砂砖、红砖等建筑墙体材料更是拥有优质的保温隔热和防水性能，并且施工速度快、难度低、造价适中，工时低。

2.1 泡沫陶瓷吸声降噪材料

大城市冗杂的生活环境带来一系列噪音问题，对人们从听力、睡眠、生理心理上等方面会造成很大的影响和危害，因此，可用作吸声降噪材料的泡沫陶瓷在城市隔音建设中就具有很大的作用。泡沫陶瓷具有大量的三维空间网络结构的孔隙，声波传入多孔内部后，会引起孔隙中的空气产生振动并在泡沫陶瓷中的筋络处发生摩擦，由于粘纸作用，声波转变为热量消失，从而达到吸声降噪的效果。

泡沫陶瓷用作吸声降噪材料具有如下优点：

重量轻、强度高、中低频吸声性能优良、经久耐用、安全可靠、结构形式灵活、施工安装简便；

同时适合在高温、潮湿的环境下使用，即使常年经受风吹、日晒、雨淋也不会改变自身的网状机构和吸声性能；

能够很好地吸收因反射而产生的混响声；

具有良好的防火性，性价比高。

泡沫陶瓷作为吸声材料目前的应用包括安装在汽车排气管中间用来减少该处噪声，一些新型绿色建筑也将泡沫陶瓷作为墙体材料，由此达到极好的隔音效果。一些发达国家例如美日德等采用新型泡沫陶瓷修建高架桥和高速公路，来作为消声隔音屏障。

2.2 泡沫陶瓷隔热保温材料

利用泡沫陶瓷较高的气孔率和较低的基体导热系数使其具有热传导率低、抗热震性能好的特点，可以将其用于各种防止热辐射、保温节能的场合。使用泡沫陶瓷制备的建筑材料即可让房屋具有极好的保温隔热效果，使夏日的空调与冬日的暖气可以在室内得到很好的保留不易外散。在建筑防火功能上，泡沫陶瓷不燃烧，其膨胀系数与金属材料相近，胀缩差比较小，由此能避免胀缩差面引起绝热材料与壁材脱壳的危险，确保绝热结构的密闭性。

图4.  几种环保建材的对比表

目前几种先进的建筑材料已在国内部分新建的的住宅小区和办公楼中得到应用。另外航空航天领域泡沫陶瓷材料就发挥着重要作用，例如航天器的热保护系统就大量应用了这种材料。