[發(fā)明專利]一種耐高溫結(jié)構(gòu)型SiC多孔陶瓷的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611199601.5
• 申請(qǐng)日: 2016-12-22
• 公開（公告）號(hào): CN106588085B
• 公開（公告）日: 2019-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王志江;茍永杰;吳麗娜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C04B38/02
• 分類號(hào): C04B38/02;C04B35/573
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 侯靜

一種耐高溫結(jié)構(gòu)型SiC多孔陶瓷的制備方法，它屬于吸波、環(huán)保、催化、生物傳感、半導(dǎo)體材料、能源和核防護(hù)材料制備領(lǐng)域，具體涉及一種SiC多孔陶瓷的制備方法。本發(fā)明的目的是要解決現(xiàn)有制備SiC多孔陶瓷的方法普遍存在多孔陶瓷的孔徑分布和大小難以調(diào)控、比表面積較小、高孔隙率陶瓷的力學(xué)強(qiáng)度低的問(wèn)題。制備方法：一、揉制面團(tuán)；二、發(fā)酵與凍干得到多孔面團(tuán)；三、炭化得到碳多孔骨架；四、燒結(jié)得到耐高溫結(jié)構(gòu)型SiC多孔陶瓷。本發(fā)明主要用于制備耐高溫結(jié)構(gòu)型SiC多孔陶瓷。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于吸波、環(huán)保、催化、生物傳感、半導(dǎo)體材料、能源和核防護(hù)材料制備領(lǐng)域，具體涉及一種SiC多孔陶瓷的制備方法。

背景技術(shù)

多孔陶瓷具有很有獨(dú)特的性能，例如：重量輕、比表面積大、耐高溫以及化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等，已經(jīng)廣泛應(yīng)用在催化劑載體、高溫過(guò)濾器、吸波、吸聲和生物陶瓷等方面。其中，SiC多孔陶瓷除了具備密度小、孔隙率高、比表面積大的特點(diǎn)外，更具有熱導(dǎo)率高、機(jī)械強(qiáng)度高、熱膨脹系數(shù)小和抗熱沖擊強(qiáng)等SiC自身的特性。因此，SiC多孔陶瓷應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。由SiC多孔陶瓷制成的軸承、噴咀、發(fā)動(dòng)機(jī)部件、燃?xì)鈾C(jī)葉片和耐火材料等在航空航天、化工、汽車、冶金和機(jī)械等多個(gè)行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。

新世紀(jì)以來(lái)，航空航天飛行器的發(fā)展快速推進(jìn)，尤其是隨著宇航技術(shù)的發(fā)展，許多空天飛行器已經(jīng)在美國(guó)開發(fā)并民用化。空天飛行器要求輕量化，并且能在復(fù)雜的太空環(huán)境下生存，因此空天飛行器用材料應(yīng)具備抗太空各種輻射，并且基于輕量化考慮，空天飛行器材料還應(yīng)該結(jié)構(gòu)功能一體化，在具有功能性的前提下，還具有結(jié)構(gòu)承載能力。鑒于SiC優(yōu)異的物理化學(xué)性質(zhì)，在航空航天中的使用需求越來(lái)越廣泛和迫切。

現(xiàn)階段，SiC多孔陶瓷的制備方法有很多，例如有機(jī)泡沫浸漬法、發(fā)泡法、添加造孔劑法和粒子燒結(jié)法等等。但這些制備SiC多孔陶瓷的方法普遍存在多孔陶瓷的孔徑分布和大小難以調(diào)控、比表面積較小、高孔隙率陶瓷的力學(xué)強(qiáng)度低等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是要解決現(xiàn)有制備SiC多孔陶瓷的方法普遍存在多孔陶瓷的孔徑分布和大小難以調(diào)控、比表面積較小、高孔隙率陶瓷的力學(xué)強(qiáng)度低的問(wèn)題，而提供一種耐高溫結(jié)構(gòu)型SiC多孔陶瓷的制備方法。

一種耐高溫結(jié)構(gòu)型SiC多孔陶瓷的制備方法，具體是按以下步驟完成的：

一、揉制面團(tuán)：利用去離子水將面粉和酵母混合均勻，并揉制成面團(tuán)；

二、發(fā)酵與凍干：將面團(tuán)先恒溫發(fā)酵，然后冷凍干燥，得到多孔面團(tuán)；

三、炭化：將多孔面團(tuán)進(jìn)行炭化處理，得到碳多孔骨架；

四、燒結(jié)：將碳多孔骨架放置在反應(yīng)硅源上，然后燒結(jié)，再冷卻至室溫，即得到耐高溫結(jié)構(gòu)型SiC多孔陶瓷。

本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)：一、本發(fā)明開發(fā)了一種簡(jiǎn)便、易于放大的制備耐高溫結(jié)構(gòu)型SiC多孔陶瓷，該SiC多孔陶瓷實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)功能一體化，本發(fā)明以面粉為原材料和酵母為發(fā)泡劑，先制備成多孔碳材料，然后在硅粉存在的環(huán)境下進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，最終形成SiC多孔陶瓷，制備的多孔材料孔徑可調(diào)、耐高溫、力學(xué)承載性優(yōu)異；二、通過(guò)改變酵母的用量來(lái)調(diào)節(jié)SiC多孔陶瓷中的孔徑大小和分布情況；三、面粉中不加硅粉作為內(nèi)部硅源時(shí)，可以得到由外到內(nèi)SiC含量逐漸遞減即SiC呈梯度分布的多孔陶瓷；面粉中加入硅粉作為內(nèi)部硅源時(shí)，可以得到SiC分布均勻的多孔陶瓷；四、高溫?zé)Y(jié)時(shí)，通過(guò)改變外部硅源的量，可以調(diào)節(jié)SiC多孔陶瓷中SiC所占百分含量。

附圖說(shuō)

圖1為實(shí)施例1制備的耐高溫結(jié)構(gòu)型SiC多孔陶瓷的SEM照片；

圖2為實(shí)施例1制備的耐高溫結(jié)構(gòu)型SiC多孔陶瓷的XRD圖；

圖3為實(shí)施例2制備的耐高溫結(jié)構(gòu)型SiC多孔陶瓷的SEM照片；

圖4為實(shí)施例3制備的耐高溫結(jié)構(gòu)型SiC多孔陶瓷的SEM照片；