毕业论文：陶瓷产品在应对“机动车污染”中的应用

陶瓷产品在应对“机动车污染”中的应用

作者： 朱雯倩

作者单位： 复旦大学社会学系 09300730090

关键词： 环保材料 陶瓷材料 环境保护 尾气处理 噪音污染 可持续发展 节能减排

中文摘要： 环境保护与陶瓷材料之间存在着许多不解之缘。由于新型陶瓷材料对环境保护具有重要作用,因而在环保领域的应用越来越广泛。而机动车作为工业文明的产物，同时也是环境污染的一大因素。本文将围绕新型陶瓷材料在应对由机动车引发的环境问题的应用展开介绍，体现其作为一种绿色环保材料的重要意义和应用价值。

英语摘要： Between environmental protection and ceramic materials, there are many indissoluble bond. Because the new ceramic material plays an important role in environmental protection, the application in the field of environmental protection become
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称为开气孔型；如是封闭在陶瓷体内的孤立气孔，则称为闭气孔型。根据应用的目的不同，材料的组成也不同，具体包括氧化铝、堇青石、莫来石、海泡石、碳化硅、氧化锆、羟基磷灰石等等。
而根据发泡、挤出成型以及有机泡沫浸渍的制备工艺分类则包括泡沫型、蜂窝型和网眼型2。
独特的多孔结构使新型多孔体陶瓷具备了热导率低、体积密度小、比表面积高、独特物理和化学性能的表面结构等优点，而陶瓷材料本身具有耐高温、化学稳定性好、强度高等特点。因而新型多孔陶瓷材料已经在我们的日常生活和现代工业生产中得到广泛的应用。

尾气过滤与净化
机动车尾气污染既是一氧化氮、二氧化硫等有毒气体与不完全燃烧产生的碳颗粒等所造成的污染，如果不加以处理，则会造成酸雨、光化烟雾、烟尘等严重环境问题。如果让废气通过多孔的陶瓷体，其中的_物质颗就会被拦截或者吸附在多孔结构中，而净化后的气体就可以排放到自然界中了。新型多孔陶瓷材料则可以在这方面扮演着“环境净化使者”的角色，如堇青石蜂窝结构3，就是是很好的净化物质的载体。
城市公交车的柴油机发动时由于柴油燃烧不完全而产生的微细碳粒（也就是我们常常看到的公交车行驶中排放的“黑烟”），可以通过一种“壁流式”的蜂窝陶瓷来实现过滤。这种材料通过一定的模具挤出成型获得类似于马蜂窝一样的结构，但是蜂窝结构的孔道分别在两端被一隔一地堵上，因此当尾气从入口孔道进入后必须流过蜂窝陶瓷孔道的壁，并从出口孔道排出，这也就是这种蜂窝陶瓷被称为“壁流式”的原因。因为气体分子非常小，所以很容易通过疏松多孔的孔壁材料，而尾气中的颗粒物则被捕集在孔壁表面，从而达到过滤的效果。
而尾气中有毒气体则都需要在催化剂的作用下进行催化处理，但是催化剂必须涂覆在一种载体上才能有效的起作用。因而，可以在新型多孔陶瓷材料基体上形成高比表面积的过渡层材料，然后将催化剂负载于这层高比表面积的过渡层上，就构成了一组催化反应器4。尾气中的氮氧化物（NO*）、一氧化碳（CO）等对人体_的气体就可以通过催化转化作用变成氮气（N2）和二氧化碳（CO2）这些没有毒性的气体排放到大气中。

噪音缓解与消除
在现代城市生活中，来自于道路上汽车排气管等机械造成噪音是一种重要的污染。而新型多孔陶瓷材料丰富的孔隙可以很好地缓解甚至消除这种污染，当声波传播到新型多孔陶瓷材料上时，在网状的孔隙内引起空气的振动，进而通过空气与材料基体之间的摩擦，声波的能量转变成热能而被消耗，从而达到消除噪声的效果5。一些新型建筑材料就采用了多孔泡沫陶瓷作为墙体材料来实现隔音效果。目前已经得到应用的是安装在汽车排气管中间的蜂窝状新型多孔陶瓷材料，用来减少汽车排气管的噪音，实践证明可以达到非常好的隔音效果。

二、特种陶瓷材料
特种陶瓷又称精细陶瓷，按其应用功能分类，大体可分为高强度、耐高温和复合结构陶瓷及电工电子功能陶瓷两大类。特种陶瓷是在陶瓷坯料中加入特别配方的无机材料，经过1360度左右高温烧结成型，从而获得新的稳定可靠性能的陶瓷，通常具有一种或多种功能。如：电、磁、光、热、声、化学、生物等功能，以及耦合功能。

燃料节能与减排
机车发动机运行过程中，由于各种原因会出现燃料燃烧不完全的现象。燃料燃烧效率的降低不仅会产生大量的_“黑烟”，同时对燃料的消耗也相当巨大。在能源越来越紧缺的当今世界，显然与“持续发展”理念格格不入。而在这个领域，特种陶瓷6——远红外陶瓷也将大放异彩。
远红外陶瓷7是新型陶瓷的一个分支，与传统陶瓷采用氧化硅、氧化铝等高岭土成分组成的普通陶瓷不同，远红外陶瓷是以20 余种无机化合物及微量金属或特定的天然矿石分别以不同的比例配合，再经1200～1600 ℃高温煅烧而成，以能够辐射出比正常物体更多的远红外线（红外辐射率更高）为主要特征功能的特种陶瓷材料。
利用远红外陶瓷材料对燃油进行红外辐射，可以使燃油的粘度和表面张力降低，利于雾化和充分燃烧。因此，在靠近汽车发动机的油路中利用远红外陶瓷制成的蜂窝状、网状或管状元件对燃油进行活化，可促进完全燃烧、节约燃料，减轻其污染物的排放，节能效果可达到5%以上，对削减燃油污染有一定意义。
此外，用氧化锆制成的气体敏感陶瓷可用于尾气排放的监控。

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