[發明專利]仿蒸騰作用實現陶瓷漿料在碳纖維編織體內的運輸方法

在審

• 申請號: 202010131178.5
• 申請日: 2020-02-24
• 公開（公告）號: CN111377749A
• 公開（公告）日: 2020-07-07
• 發明（設計）人: 胡平;張幸紅;程源;韓杰才;杜善義
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C04B35/80
• 分類號: C04B35/80;C04B35/58;C04B35/56;C04B35/565;C04B35/626
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 岳泉清

仿蒸騰作用實現陶瓷漿料在碳纖維編織體內的運輸方法，本發明涉及一種陶瓷漿料在碳纖維編織體內高效快捷引入的方法，它為了解決現有高性能碳/陶復合材料制備過程中陶瓷漿料引入工藝復雜以及纖維損傷的問題。運輸方法：將陶瓷粉體漿料或陶瓷前驅體漿料倒入容器中，碳纖維編織體放入容器中接觸陶瓷粉體漿料或陶瓷前驅體漿料，通過仿蒸騰作用使陶瓷粉體漿料或陶瓷前驅體漿料引入碳纖維編織體中，從而完成陶瓷漿料在碳纖維編織體內的運輸。本發明利用丙酮和乙醇自身的揮發性以及與碳纖維之間的潤濕性，實現陶瓷漿料在碳纖維編織體內的高效快捷引入，該方法具有良好的普適性，工藝簡單，設備成本低，為制備軍用高性能碳/陶復合材料提供了新的思路。

技術領域

本發明涉及一種陶瓷漿料在碳纖維編織體內高效快捷引入的方法。

背景技術

陶瓷漿料(陶瓷粉體漿料或陶瓷前驅體漿料)在碳纖維編織體內的運輸和引入一直以來是制備高性能碳/陶復合材料的關鍵。人們先后發明了陶瓷漿料浸漬、陶瓷前驅體浸漬裂解、化學氣相滲透以及反應熔滲等多種方法，為陶瓷漿料在碳纖維編織體內的運輸和引入提供了多種途徑和指導價值。然而由于這些制備方法本身的特定性和局限性，導致目前高性能碳/陶復合材料制備依然面臨著陶瓷漿料引入工藝復雜、周期長、成本高昂以及纖維損傷等問題。人們從未放棄探索全新的運輸方法，提升陶瓷漿料在碳纖維編織體內的運輸和引入效率。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有高性能碳/陶復合材料制備過程中陶瓷漿料引入工藝復雜以及纖維損傷的問題，而提供一種仿蒸騰作用實現陶瓷漿料在碳纖維編織體內的運輸方法。

本發明仿蒸騰作用實現陶瓷漿料在碳纖維編織體內的運輸方法按照以下步驟實現：

一、配置陶瓷粉體漿料或陶瓷前驅體漿料；

其中所述的陶瓷粉體漿料的制備過程如下：

將陶瓷粉體和無水乙醇放入球磨罐中球磨處理，加入丙酮，充分攪拌均勻，獲得陶瓷粉體漿料；

所述的陶瓷前驅體漿料由液相陶瓷前驅體和丙酮混合而成；

二、將陶瓷粉體漿料或陶瓷前驅體漿料倒入容器中，碳纖維編織體放入容器中接觸陶瓷粉體漿料或陶瓷前驅體漿料，即一部分碳纖維編織體浸入陶瓷粉體漿料或陶瓷前驅體漿料中，一部分碳纖維編織體在空氣中，通過仿蒸騰作用使陶瓷粉體漿料或陶瓷前驅體漿料引入碳纖維編織體中，從而完成漿料在碳纖維編織體內的運輸。

樹木通過蒸騰作用從土壤中汲取水分和礦物質這一自然現象給陶瓷漿料(陶瓷前驅體漿料或陶瓷粉體漿料)在碳纖維編織體內的運輸和引入帶來了啟發。樹木葉子的葉脈以及根莖系統由多尺度網格狀多孔等級結構組成，具有揮發性的水分子與葉脈以及根莖系統中交聯的纖維素纖維之間存在良好的潤濕性。水分在交聯的纖維素纖維之間產生了無數彎月面，從而產生強大的負壓，由于水分的蒸發，這些彎月面得以保持，從而維持了負壓，從土壤中不斷汲取水分和礦物質。

碳纖維編織體與樹木葉子的葉脈、植物的根莖系統類似，同樣由多尺度網格狀多孔等級結構組成，具有極強揮發性的丙酮和乙醇與碳纖維原絲之間存在良好的潤濕效應。丙酮和乙醇在相互交聯的碳纖維原絲之間產生了無數彎月面，從而產生強大的負壓。由于丙酮和乙醇的不斷蒸發，彎月面得以保持，從而維持了負壓，不斷汲取陶瓷漿料(陶瓷粉體漿料或陶瓷前驅體漿料)。因此，本發明受植物通過蒸騰作用從土壤中汲取水分和礦物質這一自然現象啟發，利用丙酮和乙醇自身的揮發性以及與碳纖維之間的潤濕性，實現陶瓷漿料在碳纖維編織體內的高效快捷引入，具有良好的普適性，工藝簡單，設備成本低，不對纖維產生損傷。

附圖說明

圖1為實施例1中HfB₂陶瓷粉體漿料在碳纖維編織體內0s的運輸過程照片；

圖2為實施例1中HfB₂陶瓷粉體漿料在碳纖維編織體內15s的運輸過程照片；