[發明專利]一種鋯酸鑭多孔陶瓷及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201910972962.6
• 申請日: 2019-10-14
• 公開（公告）號: CN110526710B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 許杰;孟軒宇;高峰;朱嘉桐;李卓倫;李銳霄
• 申請（專利權）人: 西北工業大學深圳研究院;西北工業大學
• 主分類號: C04B35/48
• 分類號: C04B35/48;C04B35/50;C04B35/622;C04B38/10
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 張敏

本發明屬于無機材料技術領域，尤其涉及一種鋯酸鑭多孔陶瓷及其制備方法和應用。本發明提供的鋯酸鑭多孔陶瓷包括以下重量份數的制備原料：鋯酸鑭粉體100份，分散劑0.1～1.5份，可溶性高分子0.2～2份，表面活性劑0.05～0.5份，pH值調節劑1～5份，水200～1000份。本發明的鋯酸鑭多孔陶瓷為均勻的閉孔結構，平均孔徑為50～200μm，氣孔率為80～98％，抗壓強度為0.4～9.3MPa，熱導率為0.03～0.09W/(m·K)，是理想的耐高溫、高強度、低熱導率隔熱材料，在高超聲速飛行器領域具有較好的應用前景。

技術領域

本發明涉及無機材料技術領域，尤其涉及一種鋯酸鑭多孔陶瓷及其制備方法和應用。

背景技術

近年來，稀土鋯酸鹽材料作為一類結構復雜的稀土復合氧化物，由于其熱導率低、耐高溫性好、化學穩定性高、離子導電性好等特點，引起了航空航天領域科學家的極大興趣。其中，鋯酸鑭陶瓷的熔點為2300℃，具有良好的熱穩定性，從室溫到2300℃之間無相轉變，且其熱導率只有1.55W/(m·K)，僅為氧化鋯陶瓷熱導率的2/3，是潛在的耐高溫低熱導率隔熱陶瓷材料。

目前，有關鋯酸鑭陶瓷的研究主要集中在涂層及致密塊體上。由于制備技術的欠缺，鋯酸鑭多孔塊體陶瓷的報道較少。CN104478464A公開了一種鋯酸鑭多孔塊體的制備方法。該方法以鋯無機鹽、鑭無機鹽和相分離誘導劑為原料，采用相分離法制備了鋯酸鑭多孔塊體。該多孔塊體具有共連續大孔結構，孔隙率高和孔徑分布集中等特點。但是，目前尚未有高氣孔率、高強度、低熱導率鋯酸鑭多孔陶瓷的報道。

發明內容

本發明的目的在于提供一種鋯酸鑭多孔陶瓷及其制備方法和應用，該鋯酸鑭多孔陶瓷熱導率低，隔熱性能好。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種鋯酸鑭多孔陶瓷，包括以下重量份數的制備原料：

鋯酸鑭粉體100份，分散劑0.1～1.5份，可溶性高分子0.2～2份，表面活性劑0.05～0.5份，pH值調節劑1～5份，水200～1000份。

優選的，所述分散劑為檸檬酸銨、檸檬酸鈉或聚丙烯酸銨。

優選的，所述可溶性高分子為聚乙烯醇、瓊脂、卡德蘭膠、明膠或結冷膠。

優選的，所述表面活性劑為十二烷基硫酸鈉、十二烷基三乙醇胺、十六烷基硫酸鈉、十六烷基三乙醇胺或十八烷基硫酸鈉；

所述pH值調節劑為鹽酸或氨水。

優選的，所述鋯酸鑭多孔陶瓷為閉孔結構，孔徑為50～200μm，氣孔率為80～98％，抗壓強度為0.4～9.3MPa，熱導率為0.03～0.09W/(m·K)。

本發明提供了上述技術方案所述鋯酸鑭多孔陶瓷的制備方法，包括以下步驟：

將鋯酸鑭粉體、分散劑、可溶性高分子和水混合，進行球磨，得到漿料；

將所述漿料與表面活性劑混合，進行攪拌，得到濕泡沫；

將所述濕泡沫進行干燥，將所得干泡沫進行燒結，得到鋯酸鑭多孔陶瓷。

優選的，所述球磨的轉速為200～400r/min，所述球磨的時間為12～24h，所述球磨的球料比為3:1。

優選的，所述攪拌的速率為2000～5000r/min，攪拌的時間為15～30min。

優選的，進行所述燒結時，升溫速率為3～10℃/min，所述燒結的溫度為1400～1600℃，保溫時間為2～5h。

本發明提供了上述技術方案所述鋯酸鑭多孔陶瓷或上述技術方案所述制備方法制備得到的鋯酸鑭多孔陶瓷在高超飛行器隔熱材料中的應用。