[發明專利]一種大尺寸、高強度石墨烯納米片/碳化硅復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201810287961.3
• 申請日: 2018-04-03
• 公開（公告）號: CN108585875B
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發明（設計）人: 黃毅華;江東亮;黃政仁;劉學建;陳忠明
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: C04B35/575
• 分類號: C04B35/575;C04B35/577
• 代理公司: 上海瀚橋專利代理事務所(普通合伙) 31261
• 代理人: 曹芳玲;鄭優麗

1.一種石墨烯納米片/碳化硅復合材料的制備方法，其特征在于，包括：

以碳化硅、碳化硼、石墨烯納米片和碳黑為原料，按照石墨烯納米片/碳化硅復合材料的原料組分稱量并混合，得到原料粉體，所述原料組分包括：81～98wt% 碳化硅、0.5～6wt%碳黑、0.5～3wt% 碳化硼和1～10wt% 石墨烯納米片，各組分含量和為100wt%；所述石墨烯納米片的厚度為0.3～200nm，面向尺寸為1～15μm；所述碳化硅的顆粒尺寸為0.2～2μm；

將所得原料粉體置于模具中進行熱壓燒結，得到所述石墨烯納米片/碳化硅復合材料，所述熱壓燒結的燒結溫度為1900～2200℃，燒結壓力為20～80MPa；

所述石墨烯納米片/碳化硅復合材料的斷裂韌性為7～10MPa·m^1/2，抗彎強度為600～700MPa。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述石墨烯納米片的面向尺寸為碳化硅顆粒尺寸的2倍以上。

3.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述石墨烯納米片的面向尺寸為碳化硅顆粒尺寸的3～50倍。

4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述碳化硼的顆粒尺寸為0.1～1μm；所述碳黑的顆粒尺寸為0.1～1μm。

5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，將碳化硅、碳化硼、石墨烯納米片和碳黑經球磨混合、干燥和過篩，得到所述原料粉體。

6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述球磨混合的球磨介質為乙醇，球磨速度為100～600 rpm；所述干燥的溫度為70～120℃，時間大于10小時；所述過篩的篩網分布大于50目。

7.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述模具為石墨模具、碳化硅模具、碳化鎢模具中的一種。

8.根據權利要求1-7中任一項所述的制備方法，其特征在于，所述熱壓燒結的燒結時間為0.5～20小時，燒結氣氛為真空或惰性氣氛。

9.一種根據權利要求1-8中任一項所述的制備方法制備的石墨烯納米片/碳化硅復合材料，其特征在于，所述石墨烯納米片/碳化硅復合材料的斷裂韌性為7～10MPa·m^1/2，抗彎強度為500～700MPa。

10.根據權利要求9所述的石墨烯納米片/碳化硅復合材料，其特征在于，所述石墨烯納米片/碳化硅復合材料的尺寸為（10～300）mm×（10～300）mm×（5～150）mm。