南洋大學(xué)和謝菲爾德大學(xué)的研究人員［９］采用陶瓷微珠填充波特蘭泡沫水泥漿形成了性能更加優(yōu)良的發(fā)泡材料，尤其是提高了發(fā)泡材料的抗水性。

    陶瓷微珠的主要成分是硅石和氧化鋁，后者使得陶瓷微珠具有１６００￣１８００℃的高熔點(diǎn)和低熱膨脹系數(shù)（８×１０－６℃－１），因此陶瓷微珠不可燃并且具有很好的耐火性能，這對(duì)于微珠應(yīng)用于高溫領(lǐng)域提供了有利的條件。陶瓷微珠的堆積密度只有４００ｋｇ／ｍ３，改善了泡沫漿體的輕質(zhì)特性。由于微珠內(nèi)部局部真空的存在，對(duì)熱量的轉(zhuǎn)移形成了一個(gè)天然屏障，所以在泡沫材料的保溫隔熱方面發(fā)揮了積極的作用。陶瓷微珠的高表面硬度（６莫氏硬度）使得它能夠承受劇烈的攪拌作用。微珠表面無(wú)吸附特性和大量顆粒在材料內(nèi)部的分布使得它在降低泡沫水泥干縮率方面發(fā)揮了巨大的作用。

    聚合物泡沫在很多領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用，但它存在著機(jī)械強(qiáng)度低、穩(wěn)定性差的缺陷，其生產(chǎn)過(guò)程常常需要高壓和低溫的操作環(huán)境，這就要求對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的控制極為嚴(yán)格。同時(shí)，滑石、硬脂酸鹽、碳酸鈣常被用作造核劑。而隨著對(duì)納米顆粒材料研究的逐漸深入，納米顆粒也進(jìn)入了造核劑的行列。相對(duì)傳統(tǒng)的造核劑，納米顆粒在控制泡沫結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能方面有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。由于其顆粒尺寸小，低填充量便能形成大量成泡核心，同時(shí)它的納米尺度、高縱橫比、比表面積大都使得其在加強(qiáng)泡沫基體性能方面取得了令人滿(mǎn)意的效果。

    美國(guó)俄州的科學(xué)家［１０］對(duì)利用納米碳纖維形成聚苯乙烯泡沫的晶核進(jìn)行了研究。他們制得了相同大小、均勻分布的微孔泡沫，相對(duì)納米黏土和單壁碳納米管，納米碳纖維在成泡過(guò)程中有著更高的成核效率。均勻的纖維分布、良好的表面性能以及優(yōu)良的幾何特性都使得納米碳纖維成為了完美的造核劑。

    研究者首先利用聚合反應(yīng)生成聚苯乙烯復(fù)合物，然后對(duì)復(fù)合物進(jìn)行吹氣鼓泡操作，而此過(guò)程采用超臨界ＣＯ２作為發(fā)氣劑。超臨界ＣＯ２具有低成本、無(wú)毒、不易燃、環(huán)境友好等特性。研究發(fā)現(xiàn)利用納米碳纖維能夠極大的增加微孔泡沫的數(shù)量并且減小尺寸，與單壁碳納米管和納米黏土相比，納米碳纖維在聚合體成泡過(guò)程中表現(xiàn)出了出色的成核效應(yīng)，這是因?yàn)樗诰酆象w中有著良好的分散性、潤(rùn)濕性和表面彎曲性。利用經(jīng)典的成核理論解釋?zhuān)瑔伪谔技{米管的團(tuán)聚體由于其表面半徑比較大對(duì)成核過(guò)程產(chǎn)生了積極的影響，同時(shí)導(dǎo)致顆粒分散性較差影響了成核密度；對(duì)于納米黏土，由于黏土層的不完全分離和層表面與聚合體的交互作用，導(dǎo)致了更加惡化的成核效果。

    在建筑領(lǐng)域絕大多數(shù)的泡沫材料選擇的都是有機(jī)泡沫，有機(jī)泡沫高昂的成本和合成過(guò)程有害氣體的釋放都不能完全滿(mǎn)足人們的要求，同時(shí)泡沫較差的耐久力也限制了它們的應(yīng)用范圍。墨西哥的科研人員［１１］為了克服有機(jī)泡沫的上述弊端，發(fā)明了無(wú)機(jī)泡沫材料的生產(chǎn)方法，材料更具環(huán)保和人類(lèi)友好的特性。

    傳統(tǒng)泡沫混凝土材料多選用鋁粉或其他金屬粉末與游離的氫氧化鈣在波特蘭水泥漿中反應(yīng)制得，但金屬粉末屬于爆炸材料并不具備人類(lèi)友好的特性，同時(shí)生產(chǎn)過(guò)程也需要高能耗和高壓條件。研究人員利用ＣａＳＯ４?１／２Ｈ２Ｏ和ＮａＨＣＯ３粉末及Ｈ２Ｏ制得了無(wú)機(jī)泡沫水泥材料。反應(yīng)方程式如下：

ＣａＳＯ４?１／２Ｈ２Ｏ＋ＮａＨＣＯ３＋ｎＨ２Ｏ→ＣａＳＯ４?２Ｈ２Ｏ＋ＮａＳＯ４＋ＣＯ２（ｇ）

    反應(yīng)制得了微孔泡沫石膏漿體，少量的ＮａＳＯ４作為沉淀物。眾所周知ＣａＳＯ４?１／２Ｈ２Ｏ是人類(lèi)友好性材料，陶瓷性產(chǎn)品的重要組成部分。材料中ＣＯ２的生成，不僅實(shí)現(xiàn)了微孔結(jié)構(gòu)，促進(jìn)了晶體網(wǎng)格的膨脹，同時(shí)降低了普通石膏材料的導(dǎo)熱系數(shù)。此無(wú)機(jī)泡沫材料的生產(chǎn)過(guò)程屬低能耗并具環(huán)境友好性，對(duì)未來(lái)泡沫水泥材料的生產(chǎn)具有積極的推動(dòng)作用。

４技術(shù)展望

    綜上所述，開(kāi)發(fā)環(huán)保、節(jié)能、價(jià)格低廉、性能更加優(yōu)良的泡沫混凝土材料建議從以下幾個(gè)方面開(kāi)展工作：

    （１）選擇新型填充料，使泡沫混凝土材料的應(yīng)用多功能化，如吸波、吸聲、調(diào)濕等。如文獻(xiàn)［４］中發(fā)泡聚苯乙烯的利用，不僅提高了材料的機(jī)械性能，同時(shí)在吸波性能方面也取得了良好的效果。

    （２）拓寬輕集料的選擇范圍，利用下水道淤泥灰進(jìn)行泡沫混凝土材料的制備取得了良好的效果，鑒于此我國(guó)大量建筑固體廢棄物的循環(huán)再利用也勢(shì)必成為一個(gè)重要的研究方向。

    （３）利用新型納米材料填充泡沫混凝土，改善材料的綜合性能。如利用碳納米管、納米陶瓷、納米碳纖維等。

    （４）消除有機(jī)泡沫對(duì)人體的毒害，研究新型的無(wú)機(jī)泡沫水泥材料，同時(shí)開(kāi)發(fā)出無(wú)毒副產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝流程，以滿(mǎn)足綠色工藝的要求。