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      碳化硅納米線結合碳化硅陶瓷的制備方法與流程

      文檔序號:42326860發布日期:2025-07-01 19:46閱讀:21來源:國知局

      本發明涉及陶瓷,具體涉及碳化硅納米線結合碳化硅陶瓷的制備方法。


      背景技術:

      1、碳化硅納米線(sicnw)以其獨特的兼具納米材料和陶瓷材料的性能而受到廣泛關注。作為一種一維納米材料,其具有寬帶隙、高熱導率、高介電損耗等性質,這使得它們在半導體、光電子、吸波、電磁屏蔽和催化等先進功能材料領域中具有巨大的應用潛力。另一方面,sic納米線還具有部分陶瓷材料的性能,如低密度、高熱傳導率、低熱膨脹系數、化學性能穩定、耐熱腐蝕等優異的物理、化學性能,在高溫或極端使用條件下,具有優異的強度、韌性、摩擦、抗蠕變、隔熱等綜合性能,廣泛應用于航空航天、石油化工、太空反射鏡、雷達等環境中。

      2、碳化硅是目前非常重要的第三代寬禁帶半導體材料,β-sic的電阻率大于103ω·cm,不僅有吸波潛能,還能減弱紅外信號,是國內外發展較快的吸波材料之一。由于其在高溫下有化學穩定性,在高溫吸波領域,sic納米線受到了更多重視。傳統工藝制備的碳化硅材料,其電阻率過高、介電虛部較低,導致吸波性能較差,不能直接作為吸波材料,需進一步對其進行摻雜改性或者復合其他材料使用。而sic納米線由于其特殊的一維納米材料性能,使吸波性能得到了較大的改善,是近年來研究的重點。

      3、竹節狀的碳化硅納米線(sic?nanowires,sic?nws)密度低,內部具有大量的堆垛層錯和缺陷,以及高長徑比等優勢,使其在吸波領域的研究和應用受到廣泛關注。

      4、但是,目前制備的碳化硅材料,多為碳化硅納米纖維氣凝膠或者碳化硅多孔陶瓷,纖維氣凝膠具有較低的導熱系數和有效吸波帶寬但是機械的強度太低,限制了其廣泛使用,而碳化硅多孔陶瓷可以實現強度的提示,但是氣孔孔徑較大,對于隔熱及吸波等性能具有影響。


      技術實現思路

      1、為了綜合解決上述問題,本發明采用低成本的原材料,簡單的制備方法,一步法實現碳化硅納米線結合碳化硅陶瓷,顯著提高了材料的機械強度,保溫性能及吸波性能等。制備方法簡單,可規模化生產。

      2、為了實現上述目的,本發明提供一種碳化硅納米線結合碳化硅陶瓷的制備方法,包括

      3、步驟1:取硅粉溶于聚谷氨酸水溶液中,加入乙二醇二縮水甘油醚攪拌溶解,并調節ph值至5;

      4、步驟2:步驟1的溶液在攪拌過程中加入生物質炭和sds發泡劑,在攪拌下產生泡沫;

      5、步驟3:將步驟2的泡沫倒入硅膠模具中,并放置于50℃干燥箱中烘干,然后脫模,生坯在氬氣氛圍下熱處理,得到碳化硅納米線結合碳化硅多孔陶瓷;

      6、步驟3:將步驟2的泡沫倒入硅膠模具中,并放置于50℃干燥箱中烘干,然后脫模,生坯在氬氣氛圍下熱處理,得到碳化硅納米線結合碳化硅多孔陶瓷。

      7、優選的,硅粉、聚谷氨酸水溶液、乙二醇二縮水甘油醚和生物質炭的質量比為40:42:1:10。

      8、優選的,步驟2中sds發泡劑的添加量為生物質炭的0.5?wt%。

      9、優選的,步驟3中熱處理的工藝為:以3℃/min的升溫速率加熱至600℃并保持1?h,隨后以5℃/min的升溫速率加熱至1600℃并保持5h,最后冷卻到室溫。

      10、與現有技術相比,本發明的有益效果是:

      11、本發明采用低成本的原材料,簡單的制備方法,一步法實現碳化硅納米線結合碳化硅陶瓷。本發明制備的產物的多孔結構及納米線交織結構形成更多的界面,實現了對電磁波更多的極化損耗,展現了優異的吸波性能;高度纏繞的碳化硅納米線延緩了多孔陶瓷受壓過程中的裂紋拓展,增加了復合材料的韌性和強度;在多孔陶瓷氣孔中間形成的交織納米線,使其孔徑尺寸遠低于常壓下空氣分子的平均自由程,空隙中的空氣分子近似靜止,從而限制了氣體的對流傳熱,進而降低材料的導熱系數。因此,顯著提高了材料的機械強度,保溫性能及吸波性能等,且制備方法簡單,可規模化生產。



      技術特征:

      1.碳化硅納米線結合碳化硅陶瓷的制備方法,其特征在于:包括

      2.根據權利要求1所述的碳化硅納米線結合碳化硅陶瓷的制備方法,其特征在于:硅粉、聚谷氨酸水溶液、乙二醇二縮水甘油醚和生物質炭的質量比為40:42:1:10。

      3.根據權利要求2所述的碳化硅納米線結合碳化硅陶瓷的制備方法,其特征在于:步驟2中sds發泡劑的添加量為生物質炭的0.5?wt%。

      4.根據權利要求3所述的碳化硅納米線結合碳化硅陶瓷的制備方法,其特征在于:步驟3中熱處理的工藝為:以3℃/min的升溫速率加熱至600℃并保持1?h,隨后以5℃/min的升溫速率加熱至1600℃并保持5h,最后冷卻到室溫。


      技術總結
      本發明涉及陶瓷技術領域,具體涉及碳化硅納米線結合碳化硅陶瓷的方法。制備方法包括步驟1:取硅粉溶于聚谷氨酸水溶液中,加入乙二醇二縮水甘油醚攪拌溶解,并調節pH值至5;步驟2:步驟1的溶液在攪拌過程中加入生物質炭和SDS發泡劑,在攪拌下產生泡沫;步驟3:將步驟2的泡沫倒入硅膠模具中,并放置于50℃干燥箱中烘干,然后脫模,生坯在氬氣氛圍下熱處理,得到碳化硅納米線結合碳化硅多孔陶瓷。本發明采用低成本的原材料,簡單的制備方法,一步法實現碳化硅納米線結合碳化硅陶瓷,顯著提高了材料的機械強度,保溫性能及吸波性能等。制備方法簡單,可規模化生產。

      技術研發人員:高萬源
      受保護的技術使用者:內蒙古利博耐火材料科技有限公司
      技術研發日:
      技術公布日:2025/6/30
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