淀粉驱动多孔氧化铝膜的创新制备：挤出与固结铸造法的性能调控与优化

本研究针对陶瓷膜在苛刻工况下的性能需求，通过挤出法和淀粉固结铸造法(SCC)制备多孔氧化铝膜，系统探究淀粉含量(12-15 wt%)与烧结温度(1400-1500 °C)对机械强度(3.8-22.6 MPa)、孔隙率(61.3-61.4%)及孔径分布(0.98-1.74 μm)的影响，为水处理、CO2捕集等领域的膜材料设计提供新策略。

　　

多孔陶瓷膜因其卓越的机械强度、热稳定性和化学惰性，在污水处理、气体分离等领域展现出巨大潜力。然而，传统制备方法常面临成本高、工艺复杂等挑战，尤其难以兼顾高孔隙率与机械性能的平衡。淀粉作为天然造孔剂和粘结剂，其独特的凝胶化特性为这一难题提供了新思路。

伊朗的研究团队在《Materials Chemistry and Physics》发表研究，通过挤出法和淀粉固结铸造法(SCC)制备多孔氧化铝膜。挤出法采用含氧化铝、高岭土和淀粉(5-20 wt%)的塑性浆料，经20/10 mm模具挤出；SCC法则将氧化铝-淀粉悬浮液注入2 cm圆柱模具，通过80 °C凝胶化成型。两种方法均采用梯度烧结(1300-1500 °C)，通过三点弯曲、压汞法、SEM等系统表征性能。

在"Paste rheology"部分，研究揭示淀粉含量显著影响浆料流变性：不含淀粉(PS0)和低含量(PS5)的样品因塑性不足出现开裂，而15 wt%淀粉使挤出浆料达到最佳Phefferkorn高度(15-16 mm)。"Comparison"数据显示，挤出法最优样品(15 wt%淀粉，1400 °C烧结)获得22.6 MPa抗弯强度与61.4%孔隙率的平衡，孔径0.98 μm；SCC法(12 wt%淀粉，1500 °C)则实现61.3%孔隙率与1.74 μm孔径，但冷压强度仅3.8 MPa。

研究结论指出，淀粉在两种方法中发挥双重作用：挤出法主要依赖其塑性增强特性，而SCC法利用凝胶化形成的三维网络结构。该工作为定制化膜材料设计提供新范式，尤其适用于需兼顾高通量与机械稳定性的应用场景，如MF/UF膜过程。作者Fariba Hamidivadigh等特别强调，该方法通过廉价淀粉替代传统添加剂，显著降低生产成本，对推动陶瓷膜在发展中国家规模化应用具有重要意义。