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碳化硅納米線結(jié)合碳化硅陶瓷的制備方法與流程

文檔序號:42326860發(fā)布日期:2025-07-01 19:46閱讀:13來源:國知局

本發(fā)明涉及陶瓷,具體涉及碳化硅納米線結(jié)合碳化硅陶瓷的制備方法。


背景技術(shù):

1、碳化硅納米線(sicnw)以其獨(dú)特的兼具納米材料和陶瓷材料的性能而受到廣泛關(guān)注。作為一種一維納米材料,其具有寬帶隙、高熱導(dǎo)率、高介電損耗等性質(zhì),這使得它們在半導(dǎo)體、光電子、吸波、電磁屏蔽和催化等先進(jìn)功能材料領(lǐng)域中具有巨大的應(yīng)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(dǎo)率、低熱膨脹系數(shù)、化學(xué)性能穩(wěn)定、耐熱腐蝕等優(yōu)異的物理、化學(xué)性能,在高溫或極端使用條件下,具有優(yōu)異的強(qiáng)度、韌性、摩擦、抗蠕變、隔熱等綜合性能,廣泛應(yīng)用于航空航天、石油化工、太空反射鏡、雷達(dá)等環(huán)境中。

2、碳化硅是目前非常重要的第三代寬禁帶半導(dǎo)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(nèi)外發(fā)展較快的吸波材料之一。由于其在高溫下有化學(xué)穩(wěn)定性,在高溫吸波領(lǐng)域,sic納米線受到了更多重視。傳統(tǒng)工藝制備的碳化硅材料,其電阻率過高、介電虛部較低,導(dǎo)致吸波性能較差,不能直接作為吸波材料,需進(jìn)一步對其進(jìn)行摻雜改性或者復(fù)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(jié)狀的碳化硅納米線(sic?nanowires,sic?nws)密度低,內(nèi)部具有大量的堆垛層錯和缺陷,以及高長徑比等優(yōu)勢,使其在吸波領(lǐng)域的研究和應(yīng)用受到廣泛關(guān)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(dǎo)熱系數(shù)和有效吸波帶寬但是機(jī)械的強(qiáng)度太低,限制了其廣泛使用,而碳化硅多孔陶瓷可以實現(xiàn)強(qiáng)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(shù)實現(xiàn)思路

1、為了綜合解決上述問題,本發(fā)明采用低成本的原材料,簡單的制備方法,一步法實現(xiàn)碳化硅納米線結(jié)合碳化硅陶瓷,顯著提高了材料的機(jī)械強(qiáng)度,保溫性能及吸波性能等。制備方法簡單,可規(guī)?;a(chǎn)。

2、為了實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明提供一種碳化硅納米線結(jié)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(diào)節(jié)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(zhì)炭和sds發(fā)泡劑,在攪拌下產(chǎn)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(jié)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(jié)合碳化硅多孔陶瓷。

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

8、優(yōu)選的,步驟2中sds發(fā)泡劑的添加量為生物質(zhì)炭的0.5?wt%。

9、優(yōu)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(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的有益效果是:

11、本發(fā)明采用低成本的原材料,簡單的制備方法,一步法實現(xiàn)碳化硅納米線結(jié)合碳化硅陶瓷。本發(fā)明制備的產(chǎn)物的多孔結(jié)構(gòu)及納米線交織結(jié)構(gòu)形成更多的界面,實現(xiàn)了對電磁波更多的極化損耗,展現(xiàn)了優(yōu)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(fù)合材料的韌性和強(qiáng)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(yuǎn)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(jìn)而降低材料的導(dǎo)熱系數(shù)。因此,顯著提高了材料的機(jī)械強(qiáng)度,保溫性能及吸波性能等,且制備方法簡單,可規(guī)?;a(chǎn)。



技術(shù)特征:

1.碳化硅納米線結(jié)合碳化硅陶瓷的制備方法,其特征在于:包括

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化硅納米線結(jié)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(zhì)炭的質(zhì)量比為40:42:1:10。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的碳化硅納米線結(jié)合碳化硅陶瓷的制備方法,其特征在于:步驟2中sds發(fā)泡劑的添加量為生物質(zhì)炭的0.5?wt%。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的碳化硅納米線結(jié)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(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及陶瓷技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及碳化硅納米線結(jié)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(diào)節(jié)pH值至5;步驟2:步驟1的溶液在攪拌過程中加入生物質(zhì)炭和SDS發(fā)泡劑,在攪拌下產(chǎn)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(jié)合碳化硅多孔陶瓷。本發(fā)明采用低成本的原材料,簡單的制備方法,一步法實現(xiàn)碳化硅納米線結(jié)合碳化硅陶瓷,顯著提高了材料的機(jī)械強(qiáng)度,保溫性能及吸波性能等。制備方法簡單,可規(guī)模化生產(chǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員:高萬源
受保護(hù)的技術(shù)使用者:內(nèi)蒙古利博耐火材料科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日:
技術(shù)公布日:2025/6/30
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