[發明專利]一種高強低阻導電陶瓷膜及其制備方法

在審

• 申請號: 201811573304.1
• 申請日: 2018-12-21
• 公開（公告）號: CN109456078A
• 公開（公告）日: 2019-03-12
• 發明（設計）人: 瞿廣飛;李志順成;解若松;馮濤;寧平
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C04B38/06
• 分類號: C04B38/06;C04B35/00;C04B35/565;C04B35/48;C04B35/622;C04B35/64
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本發明公開了一種高強低阻導電陶瓷膜及其制備方法，其由以下質量百分比的組成物通過共混?燒結法制備而得：無機雜化導電陶瓷材料25%～35%、超導體材料20%～25%、無機納米金屬顆粒5%～10%、無機高強材料30%～35%、造孔劑1%～5%、交聯劑1%～5%、燒結助劑1%～5%；該膜通過在導電陶瓷原料中加入超導體材料，實現陶瓷膜的導電性能大幅度加強，并且同時加入無機高強材料，從而提高膜的機械強度性能。

技術領域

本發明屬于膜分離技術領域，具體涉及一種高強低阻導電陶瓷膜及其制備方法。

背景技術

陶瓷膜分離技術是近幾年國際上非常先進的膜分離技術之一；陶瓷膜是固態膜的一種，主要是由Al₂O₃、ZrO₂、TiO₂等無機材料構成；通常陶瓷不導電，是良好的絕緣體。然而，某些氧化物陶瓷加熱時，處于原子外層的電子可以獲得足夠的能量，以便克服原子核對它的吸引力，而成為可以自由運動的自由電子，這種陶瓷就變成導電陶瓷。

導電陶瓷集金屬電學性能和陶瓷結構特性于一身，在具有類金屬導電性等電學性能的同時，又具有陶瓷的結構特征，其物理化學性質是一般金屬材料無法比擬的，同時具有優異的化學穩定性。

現在已經研制出多種可在高溫環境下應用的高溫電子導電陶瓷材料：碳化硅陶瓷的最高使用溫度為1450℃，二硅化鉬陶瓷的最高使用溫度為1650℃，氧化鋯陶瓷的最高使用溫度為2000℃，氧化釷陶瓷的最高使用溫度高達2500℃。

目前所公開的導電陶瓷膜制取方法及工藝普遍存在工藝較為復雜、導電性能較差、膜機械強度較低等問題。所制取的導電陶瓷膜雖然具有一定的導電性，但是導電性能并不優秀，并且導電陶瓷膜強度較低，在一些高強場景下不能很好地應用；當所制取的陶瓷膜具有較好的強度時，陶瓷膜又存在無法導電等問題，無法在冶金，電化學元器件等領域進行應用。

發明內容

本發明針對現有導電陶瓷膜的不足，提供了一種高強低阻導電陶瓷膜，其由以下質量百分比的組成物通過共混-燒結法制備而得：無機雜化導電陶瓷材料25%～35%、超導體材料20%～25%、無機納米金屬顆粒5%～10%、無機高強材料30%～35%、造孔劑1%～5%、交聯劑1%～5%、燒結助劑1%～5%；該膜通過在導電陶瓷原料中加入超導體材料，實現陶瓷膜的導電性能大幅度加強，并且同時加入無機高強材料，從而提高膜的機械強度性能。

所述無機雜化導電陶瓷材料為BaPbO₃、碳化硅陶瓷、二硅化鉬陶瓷、氧化鋯陶瓷、氧化釷陶瓷中的一種。

所述超導體材料為NbTi、Nb₃Sn、Nb₃Al中的一種。

所述無機納米金屬顆粒為納米Al₂O₃、納米CuO₂、納米ZrO₂、納米TiO₂中的一種。

所述無機高強材料為氮化硅微粉或碳化硅微粉。

所述造孔劑為碳酸氫鈉、尿素、PVP、PEG、PVA中的一種。

所述交聯劑為三烯丙基異三聚氰酸酯、三烯丙基氰脲酸酯、三羧甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、二縮三丙二醇二丙烯酸酯、三硅酸乙酯、甲基丙烯酸烯甲酯中的一種。

所述燒結助劑為膨潤土、紫木節、滑石粉、高嶺土、CaO、MgO、玻璃、磷酸鋁中的一種。

本發明另一目的是提供上述材料的制備方法，步驟如下：

（1）將無機雜化導電陶瓷材料、無機納米金屬顆粒、交聯劑、燒結助劑、去離子水混合后，80～100℃下水浴加熱、攪拌，并滴加NH₃·H₂O調節pH值>7，制得無機雜化導電陶瓷的溶膠；