[發明專利]一種具有中空骨架的三維CVD碳化硅陶瓷泡沫材料

在審

• 申請號: 201710604378.6
• 申請日: 2017-07-24
• 公開（公告）號: CN107285800A
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發明（設計）人: 余盛杰;其他發明人請求不公開姓名
• 申請（專利權）人: 蘇州宏久航空防熱材料科技有限公司
• 主分類號: C04B38/00
• 分類號: C04B38/00;C04B35/565
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及碳化硅陶瓷泡沫材料，特別是涉及一種具有中空骨架的三維CVD碳化硅陶瓷泡沫材料。

背景技術

碳化硅泡沫是一種由孔泡和相互連接的孔泡壁組成的具有三維網狀結構的輕質多孔材料。除了具有碳化硅材料的常規性能外，還具有密度小、強度高，抗熱震，抗氧化和良好的導熱、吸波等物理和化學性能。可以廣泛應用于能源存儲、催化、化工、航空航天、車船工業、通訊電子工業、建筑領域等諸多技術領域。現如今碳化硅泡沫普遍采用燒結法制備，所得的純度低，孔隙結構大，能源存貯、過濾效率以及催化等領域效率很低，被碳泡沫大量取代，但是由于碳泡沫抗氧化性能差，無法再高溫環境下使用。

近年來，國內外對熱固性樹脂制備碳泡沫又進入了更深層次的研究。專利號為CN 104557123A的發明專利，一種碳化硅泡沫陶瓷材料，該泡沫陶瓷材料按質量百分比表示，包括碳化硅微粉 40% ～ 60%、過氧化氫 4% ～ 10%、碳酸鈣微粉 5% ～ 15%、聚乙烯醇 3% ～6% 和硅溶膠 5% ～ 15%。可見碳化硅純度低，無法充分發揮碳化硅的各項優異性能。專利號為CN 105924207 A的發明專利，提供了一種碳化硅泡沫的制備方法，該方法包括：將短碳纖維添加到聚氨酯泡沫塑料原料中進行發泡及交聯反應后得到短碳纖維/聚氨酯泡沫坯體；短碳纖維/聚氨酯泡沫坯體在惰性氣體保護下進行熱分解得到碳泡沫坯體；碳泡沫坯體與金屬硅在真空爐中進行反應燒結得到碳化硅泡沫陶瓷。該方法的到的碳化硅泡沫結構不可控，且殘留有大量碳硅單質。

本發明采用CVD工藝制備高純碳化硅泡沫骨架，同時在骨架內部形成空心通道，所制得的碳化硅泡沫密度低，骨架細長且結構均勻可控，具有優異特性。

發明內容

為實現本發明的目的所采用的技術方案是一種具有中空骨架的三維CVD碳化硅陶瓷泡沫材料，其特征在于碳化硅陶瓷泡沫由三維網狀的碳化硅骨架構成，碳化硅骨架呈中空狀，構成孔道結構，孔道截面形狀為圓形、橢圓形或者三角形，尺寸為0.5-10μm，其中碳化硅為β型碳化硅，純度高于99%，碳化硅陶瓷泡沫的空隙率為90-99.5%，三維網狀的孔徑大小為10-100μm，所述的碳化硅骨架的徑向尺寸為1-20μm，長徑比為5-10，所述的中空骨架壁厚為0.1-10μm。

本發明優點在于：1、所制備的碳化硅泡沫孔隙率高（90-99.5%）,密度低（5-20mg/cm³）；2、該材料可用于超級電容器，其中空的骨架結構能夠存儲能源粒子，大大提高能源存儲效率；3、該材料由于中空的骨架結構，故其具有超高的比表面積，亦可用于催化行業；4、材料可在高溫環境下使用。

附圖說明

圖1為一種具有中空骨架的三維CVD碳化硅陶瓷泡沫材料的網狀結構形貌圖。

圖2為一種具有中空骨架的三維CVD碳化硅陶瓷泡沫材料的中空骨架結構形貌圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例，進一步闡明本發明，應理解這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍，在閱讀了本發明之后，本領域技術人員對本發明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權利要求所限定。

實施例

一種具有中空骨架的三維CVD碳化硅陶瓷泡沫材料，其特征在于碳化硅陶瓷泡沫由三維網狀的碳化硅骨架構成，其中碳化硅為β型碳化硅，純度高于99%，碳化硅骨架的徑向尺寸為10μm，長徑比為7，碳化硅陶瓷泡沫的空隙率為95%，三維網狀的孔徑大小為40μm，碳化硅骨架呈中空狀，構成孔道結構，孔道截面形狀為圓形，尺寸為1μm，碳化硅骨架壁厚為3μm。

上述僅為本發明單個具體實施方式，但本發明的設計構思并不局限于此，凡利用此構思對本發明進行非實質性的改動，均應屬于侵犯本發明保護的范圍的行為。但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何形式的簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本發明技術方案的保護范圍。