什么是陶瓷微反應(yīng)器？

       陶瓷材料因具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，在高溫、高機(jī)械強(qiáng)度和重腐蝕等苛刻環(huán)境下，具有比金屬等傳統(tǒng)材料更優(yōu)越的性能。陶瓷材料制備的微反應(yīng)器不僅具備微化工技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，還便于催化劑的負(fù)載和實(shí)現(xiàn)氣液固三相反應(yīng)。

       微通道反應(yīng)器的微通道形貌、尺寸直接影響化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，所以陶瓷基微通道反應(yīng)器中微通道的成型是核心，通道的密封是關(guān)鍵。陶瓷材料主要成分不同，其力學(xué)、化學(xué)、熱特性差異較大，應(yīng)采用不同的加工技術(shù)。

1、氧化鋁陶瓷的微成型

       氧化鋁陶瓷加工工藝較簡(jiǎn)單，是目前應(yīng)用最廣泛的陶瓷材料。氧化鋁陶瓷制品耐高溫、抗腐蝕，能長(zhǎng)期在1600℃的溫度下使用，制備所用粉料粒徑小且分布均勻，可滿(mǎn)足陶瓷基微反應(yīng)器的加工要求，但是氧化鋁高溫?zé)Y(jié)易收縮變形，導(dǎo)致微結(jié)構(gòu)成型率低。氧化鋁陶瓷通常使用注塑和模壓的方式鑄造生胚。

2、碳化硅陶瓷的微成型

      碳化硅陶瓷是良好的高溫結(jié)構(gòu)材料，能夠在1200～1400℃中仍保持高的抗彎強(qiáng)度，也是目前高溫強(qiáng)度最高的陶瓷。碳化硅優(yōu)良的導(dǎo)熱性和抗沖擊性彌補(bǔ)了氧化鋁陶瓷脆性大、導(dǎo)熱差的缺陷。碳化硅陶瓷易于機(jī)械加工，是目前商業(yè)陶瓷微反應(yīng)器制備的主要材料。碳化硅基板在機(jī)械加工后，通過(guò)精密的鍵合才能確保微反應(yīng)器的成型。

3、低溫共燒生瓷片的微成型

       低溫共燒陶瓷技術(shù)（LTCC）是休斯公司于1982年開(kāi)發(fā)的新型材料技術(shù)，常用于高集成度、高性能電子的封裝，近年來(lái)該技術(shù)被引入陶瓷基微反應(yīng)器的制備。低溫共燒陶瓷技術(shù)使用的材料是陶瓷流延片，又稱(chēng)為低溫共燒生瓷片，生瓷片是指將玻璃陶瓷粉和有機(jī)黏合劑按照一定的比例混合，經(jīng)過(guò)漿化形成漿料后澆注在移動(dòng)的載帶上，形成致密且均勻并具有足夠強(qiáng)度的生瓷片。

      生瓷片的厚度通常為幾百微米，易于機(jī)械微加工，通道設(shè)計(jì)靈活，集成度高，便于微反應(yīng)器的制備和過(guò)程控制模塊的嵌入。制備時(shí)對(duì)微反應(yīng)器進(jìn)行逐層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將生瓷片進(jìn)行機(jī)械微加工后疊層，再等靜壓壓合燒結(jié)。相比于氧化鋁陶瓷1900℃和碳化硅2300℃的燒結(jié)溫度，生瓷片燒結(jié)溫度較低，在870℃左右就能成型，且仍有較好的耐腐蝕、耐高溫性。