本文以第一性原理为理论支撑、颗粒稳定微乳液为制备工艺,通过对无机颗粒胶体表面化学和料浆体系稳定性的研究,优化工艺参数,制备具有可控微米级三维连通具有“孔-窗”结构的多孔堇青石,并对基体进行增韧,探讨其增韧机理。1、通过第一性原理计算,预测堇青石晶体结构,发现其在不同轴投影中具有高度对称性。基于密度泛函理论得到的能带间隙难以跃迁,性能稳定。DOS具有X轴对称性,其费米能级处于DOS值为零的区间内,具有绝缘性。高温小堇青石晶格震动效果图和室温下基本吻合,验证具有优异耐高温性。本论文以量子力学为基础,通过模拟电子运动规律预测堇青石的物理化学性能,为其优异性质提供理论支撑。2、对无机颗粒胶体表面化学和料浆体系稳定性研究发现,pH值为10时Zeta电位绝对值最低,前驱体稳定性最优。优化工艺参数可获得固含量为40vol%的料浆,制备的多孔堇青石结构完整、表面光滑无缺陷、收缩率小。优化颗粒稳定微乳液工艺参数克服其他制备工艺导致多孔堇青石孔道结构复杂、孔径跨度大且分布不均匀的缺点。经高温烧结可以制备孔结构完整、孔径分布均匀、孔隙率高的三维连通-多孔堇青石陶瓷。3、以马铃薯淀粉和蔗糖作为成孔剂可以显著提高孔隙率、优化孔径大小,成功制备具有“孔-窗”结构的多孔堇青石。实验研究发现,适量成孔剂对多孔堇青石的微观结构、力学性能和导热系数起到积极作用。稳定的堇青石相抑制了其在强酸和强碱介质中的化学腐蚀。以马铃薯淀粉和蔗糖作为致孔剂,通过颗粒稳定微乳液制备具有“孔-窗”结构多孔堇青石在催化剂载体和过滤方向具有潜在的应用前景。4、将调控孔结构和基体增韧机制一体化,在制备具有三维连通多孔堇青石陶瓷基础上,对泡沫陶瓷基体进行强韧化处理。以熔盐法制备微观形貌呈规则六边形α-Al₂O₃粉体颗粒作为多孔堇青石基体增强原料。模板晶粒生长技术强韧化泡沫陶瓷为出发点,探讨增韧机理。当原料粒度为20nm、ZrO₂添加量为4wt%、AlF₃添加量为3wt%时,多孔堇青石的断裂韧性得到较大的改善。添加莫来石纤维会破坏胶体颗粒稳定性和相容性,发泡不成功,增韧效果差。