與傳統(tǒng)注漿成型依靠石膏模吸漿的原理不同，新的膠態(tài)成型技術——陶瓷漿料快速原位凝固成型，是通過漿料內(nèi)部的化學反應形成大分子網(wǎng)絡結構或陶瓷顆粒網(wǎng)絡結構，以使?jié)踩敕强啄＞邇?nèi)的陶瓷漿料快速凝固的陶瓷坯體。該成型方法是20世紀90年代迅速發(fā)展起來的近凈尺寸陶瓷成型新技術。陶瓷漿料原位凝固成型技術主要包括：凝膠鑄成型、直接凝固成型、溫度誘導絮凝成型、高分子凝膠注模成型等。其中，凝膠鑄成型得到最廣泛的應用。
凝膠鑄成型方法最早由美國橡樹嶺國家實驗室研制成功，該方法成型的陶瓷坯體強度高、有機物含量少，工藝簡便、可操作性強，已應用于亞微米、微米級粉體的氧化鋁、氮化硅、碳化硅等形狀復雜的結構陶瓷部件的成型。近年來，該技術又獲得新的發(fā)展，主要有以下幾個方面：１、不使用氮氣保護，而采用化學方法可防止凝膠鑄過程中因氧阻聚而導致與空氣接觸部分的坯體表面起皮、開裂現(xiàn)象。凝膠鑄成型在空氣環(huán)境下制備陶瓷坯體時，干燥后的坯體表層總發(fā)現(xiàn)有裂紋和起皮現(xiàn)象。這是因為空氣中的氧阻礙了坯體表層中單體聚合所致。科研人員采用在氮氣或氬氣保護條件下進行聚合來避免缺陷發(fā)生，但這在工業(yè)應用上有極大不便。采用化學方法可以從根本上解決表面起皮、開裂問題。該方法是在陶瓷漿料的組成中引入一個新的組分——非離子水溶性分子有：聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯等來達到目的。
例如，在固相體積含量為50vol％的氧化鋁粉與溶解有水溶性高分子預混液的料漿球磨24小時后，加入一定量的引發(fā)劑和催化劑，在一定溫度下，料漿固化可得到強度和韌性較好的陶瓷坯體，經(jīng)干燥后，表面無任何起皮或開裂現(xiàn)象發(fā)生。但研究發(fā)現(xiàn)，不同水溶性高分子加入后，對坯體干燥強度影響有所不同。
２、凝膠鑄可應用于幾十微米到毫米級的粗顆粒體系的陶瓷和耐火材料制品的成型。 近年來，凝膠鑄成型技術從超細粉精細陶瓷成型轉向粒徑分布寬的各種無機非金屬材料的粗粉料的成型，如大尺寸石英陶瓷輥棒制備等等。科研人員對重結晶碳化硅粉體粒徑：10～400μm、氮化硅結合碳化硅?碳化硅粒徑：1mm兩種材料進行了深入研究。以上兩種粉體粒徑分布寬，堆積密度高，在一定PH值和表面活性劑條件下，可制備出固相體積高達70vol％以上流動性較好的漿料。粒徑分布窄的超細粉陶瓷懸浮體的固相含量一般低于60vol％。高固相含量漿料的制備對粗顆粒體系的陶瓷或耐火材料的凝膠鑄成型是非常重要的。這是因為漿料中固相含量足夠高時，可避免或減緩漿料中粗顆粒的沉降。另外，也有利于提高素坯和產(chǎn)品的密度。通過對重結晶碳化硅漿料固相含量不同時的沉降情況的觀測發(fā)現(xiàn)，當固相體積含量低于40vol％時，由于懸浮體溶液較稀，粒子間的相互作用力較小，粗顆粒粒子靠自身重力下降，在粗粒子層與細粒子懸浮之間形成明顯界面。隨靜置時間的增加，底部的沉降層逐漸升高，界面向上移動。由于碳化硅粒徑分布較寬，沉降層的粒子濃度大小不同，靜置時間較長時懸浮粒子基本沉降完全，達到明顯分層，在最頂部出現(xiàn)一層清液。當固相體積含量高于50vol％時，粗細粒子相互拉動，在1小時內(nèi)就開始形成絮凝沉降，但與固相體積低于40vol％的漿料不同的是，沉降懸浮層與清液形成的界面下移。當固相體積含量為70vol％時，粒子間相互緊靠，作用力加強以致削弱了單個粒子的重力，使粗、細碳化硅顆粒間能達到均一穩(wěn)定的分散，在36小時的靜置時間內(nèi)懸浮粒子都沒有發(fā)生明顯的沉降。因此，70vol％的濃懸浮體穩(wěn)定性和流動性完全能滿足凝膠鑄成型所需時間內(nèi)的注模成型。
３、凝膠鑄成型法與流延成型結合發(fā)展起來一種新的水基凝膠流延成型方法。
流延成型是制備陶瓷基板和層片狀陶瓷材料最有效的方法，但該工藝采用有機溶劑漿料，大多都有一定毒性和刺激性，給人們的健康和環(huán)境有不利影響。
近年來，科研人員致力于水基漿料的流延成型研究，而依靠水溶性粘接劑來結合陶瓷顆粒，卻有流延成坯時間長，坯片強度和柔韌性低的弊端。
水基凝膠流延成型彌補了有機漿料和水基漿料流延成型的不足，它是將單體聚合反應與流延成型方法相結合的一種新方法。該工藝是在水基單位溶液中加入增塑劑，表面活性劑、消泡劑，然后加入陶瓷粉末球磨分散，出磨的漿粒真空除泡，再加入引發(fā)劑和催化劑混勻，漿料即可倒入流延機上的料斗，流延出來的漿料在加熱條件下于5～20分鐘內(nèi)完成單體的聚合反應，從而獲得具有一定強度和柔韌性的坯片。采用該工藝可制備0.1～1mm厚的各種陶瓷基片。
水基凝膠流延成型工藝具有毒性小，成本低，坯體密度高的優(yōu)點，具有良好的應用發(fā)展前景。
