多孔氮化硅陶瓷兼具氮化硅陶瓷與多孔材料的性質(zhì)，既具有氮化硅陶瓷的高強(qiáng)度、韌性好、抗蠕變性、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、抗雨蝕、抗熱沖擊性能優(yōu)良的優(yōu)點(diǎn)，也具有多孔材料密度小、介電常數(shù)和介電損耗小等特性。多孔氮化硅陶瓷優(yōu)良的性能決定了它具有廣闊的應(yīng)用前景，由于其具有耐高溫、耐腐蝕、抗熱震及高度的開口、內(nèi)連的氣孔等特性，廣泛應(yīng)用于煙塵氣體過濾、催化劑載體等領(lǐng)域，還可以應(yīng)用于航天航空領(lǐng)域，作為在惡劣環(huán)境下使用的天線罩材料。
制備強(qiáng)度更高、氣孔率更高的陶瓷制品是氮化硅多孔陶瓷材料的研究主題，由于氮化硅的相轉(zhuǎn)變溫度是在高溫下進(jìn)行，再加上氮化硅的陶瓷性能同樣取決于工藝和組織狀態(tài)，所以降低氮化硅陶瓷的燒結(jié)溫度，利用先進(jìn)的燒結(jié)生產(chǎn)工藝是當(dāng)下研究氮化硅多孔陶瓷所關(guān)注的熱點(diǎn)問題。
下文就多孔氮化硅陶瓷的制備方法進(jìn)行簡要闡述：
（1）碳熱還原法：此法制備多孔氮化硅是通過廉價(jià)的二氧化硅和碳在高溫氮?dú)鈿夥障碌奶紵徇€原反應(yīng)原位生成α-Si3N4后在燒結(jié)助劑的作用下相變成β-Si3N4。其中由于44%的反應(yīng)失重得到多孔氮化硅。
由于氧化硅和碳粉顆粒都相對較小，使得燒結(jié)體的孔徑較小，比表面積大，且形成的是空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，因此可作為過濾器件。再者，碳來源廣泛，使得采用此法制備的產(chǎn)物成品表現(xiàn)出多樣性，可滿足不同應(yīng)用的需求，比如利用木材作為碳的來源，可制得類似木質(zhì)結(jié)構(gòu)的多孔氮化硅陶瓷。
（2）凝膠注模成型法：此法由美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室首次提出，指利用料漿內(nèi)部或少量添加劑的化學(xué)反應(yīng)作用使陶瓷料漿原位凝固成坯體，獲得具有良好微觀均勻性和較高密度的素坯。凝膠注模過程中，由于有機(jī)物的燒除、無壓燒結(jié)的部分致密化和氮化硅在堿性條件下的水解等而獲得多孔氮化硅。
凝膠注模成型法最初應(yīng)用于制備致密陶瓷，它具有成型坯體結(jié)構(gòu)均勻，干坯可進(jìn)行精細(xì)機(jī)加工，可以近凈尺寸成型形狀復(fù)雜的部件等優(yōu)點(diǎn)。此法制備多孔氮化硅陶瓷，利用柱狀的β- Si3N4晶粒搭建多孔結(jié)構(gòu)，以氧化硅溶膠作為成型的單體，利用溶膠的凝膠過程成型。成型后氧化硅包裹在氮化硅粉體表面，抑制了氮化硅在高溫下的氧化和分解。因此，可以使氮化硅在空氣氣氛下燒結(jié)，且無需添加保護(hù)氣氛。氧化硅在燒結(jié)過程中又可以作為燒結(jié)助劑，提高燒結(jié)體的強(qiáng)度。無需加入大量有機(jī)物，簡化了燒結(jié)工藝，保證了制品的性能。
（3）部分熱壓法：此法以Y2O3、MgO和CaO為添加劑，制備出的多孔氮化硅陶瓷是由眾多柱狀的β- Si3N4晶粒及部分殘余的α- Si3N4構(gòu)成，氣孔由長柱狀的β- Si3N4搭接形成，其形狀不規(guī)則，具有可以控制多孔陶瓷氣孔率和不需添加劑等優(yōu)點(diǎn)。
（4）添加造孔劑法：此法可以任意改變造孔劑的種類、加入量和造孔劑顆粒直徑，且能制成各種不同孔徑及分布的多孔陶瓷。與其他幾種方法相比，加入造孔劑法的成本最低。該工藝通過在陶瓷配料中添加造孔劑，利用造孔劑在坯體中占據(jù)一定的空間，然后經(jīng)過燒結(jié)，造孔劑離開基體而成氣孔來制備多孔陶瓷。
（5）淀粉固結(jié)法：該工藝通過添加淀粉作為造孔劑及固結(jié)劑，可以在空氣下進(jìn)行部分氧化燒結(jié)制備出顯氣孔率高達(dá)73.17%的多孔氮化硅基復(fù)合材料。此法以氮化硅、氮化硼、二氧化硅作為陶瓷基體材料，通過淀粉固結(jié)工藝，采用常壓部分氧化燒結(jié)制備，通過控制淀粉的體積分?jǐn)?shù)、尺寸和幾何形狀來控制孔隙率和孔結(jié)構(gòu)，從而控制材料的最終性能。
（6）擠壓成型法：此法以甲基纖維素作粘結(jié)劑配制氮化硅泥料，利用柱塞式擠壓模具通過擠壓成型法制備多孔氮化硅陶瓷。所用的氮化硅粉中α相含量大于95%，平均粒徑約為1μm。甲基纖維素作為粘結(jié)劑，氧化釔作為燒結(jié)助劑。
（7）包覆成孔劑法：此法可以制備出孔隙率高達(dá)70%的多孔氮化硅陶瓷，且具有通孔率，試樣孔隙率隨著包覆成孔劑的增加而增加，包覆法的使用使得孔與孔之間相互隔開，避免了孔疊加引起的宏觀斷裂源。此法制備的多孔氮化硅比未包覆時(shí)抗彎強(qiáng)度有很大的出高密度位錯(cuò)的顯微組織，位錯(cuò)是高能量狀態(tài)組織，所以耐腐蝕性能降低。
（8）……
在國外，多孔氮化硅陶瓷的發(fā)展和應(yīng)用都領(lǐng)先于國內(nèi)，特別是日本，以日本名古屋的陶瓷研究協(xié)會(huì)為例，他們在氣孔的控制技術(shù)上得到了重大的突破，制成了各向異性氣孔的氮化硅陶瓷材料。有研究人員通過對制備方法的研究，得到了氣孔率在0~50%的多孔氮化硅陶瓷制品。上世紀(jì)80年代波音公司以氮化硅陶瓷的密度為出發(fā)點(diǎn)，研發(fā)成功了一種可控制陶瓷密度的制備方法，可制備出密度從0.5~1.8g/cm3范圍內(nèi)的氮化硅多孔陶瓷，并以此成功研制出了多倍寬頻帶天線罩。
分析國內(nèi)外多孔陶瓷的研究進(jìn)展，制備高強(qiáng)度、氣孔可控的多孔氮化硅陶瓷是氮化硅發(fā)展的方向，國內(nèi)傳統(tǒng)制備多孔氮化硅陶瓷的方法主要是添加造孔劑法，這個(gè)方法雖然工藝簡單，但存在著燒結(jié)溫度高，孔隙率低等問題要解決。學(xué)者們研究通過不同制備方法和改善制備工藝來得到性能良好的多孔陶瓷材料仍是氮化硅陶瓷的研究熱點(diǎn)之一。