[發明專利]一種超低膨脹系數鋰霞石及其制備方法

有效

• 申請號: 202011199720.7
• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112250078B
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發明（設計）人: 許俊;蘇來峰
• 申請（專利權）人: 淄博辰東新材料有限公司
• 主分類號: C01B33/26
• 分類號: C01B33/26
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種超低膨脹系數鋰霞石及其制備方法，先以聚苯乙烯為模板，正硅酸乙酯水解反應得到中空二氧化硅；然后將氧化鋁和氧化鋰置于聚二烯丙基二甲基氯化銨溶液中浸漬處理，得到帶正電荷的氧化鋁和氧化鋰，將中空二氧化硅置于過氧化氫酶溶液中浸漬處理，得到帶負電荷的中空二氧化硅；再將帶正電荷的氧化鋁和氧化鋰、帶負電荷的中空二氧化硅與預處理的β?鋰霞石均勻混合，燒結即得。

技術領域

本發明涉及一種鋰霞石的制備方法，具體涉及一種超低膨脹系數鋰霞石及其制備方法。屬于技術領域。

背景技術

熱脹冷縮是自然界物體的一種基本熱學性質，但是熱脹冷縮現象對于如今集成電路影響深遠，當集成電路基板與芯片材料間的熱膨脹系數不匹配時，會產生熱應力，進而縮短半導體芯片壽命。為此，通過選擇相關低膨脹系數或負膨脹系數的材料來復合電路基板則顯得至關重要。材料體積隨著所處環境溫度升高而減小，即材料的熱膨脹系數小于零，此類材料被稱為負熱膨脹材料，負熱膨脹(NTE)材料以其具有極低的熱膨脹系數以及優異的耐熱沖擊性，被廣泛應用于航空航天、精密光學儀器、電子器件等高端技術領域。

β-鋰霞石是少數具有較大負膨脹系數的物質，在短波紫外線照射下會發出鮮艷的洋紅色熒光，具有一維超離子導電性、對空氣濕度的敏感性、極好的熱穩定性和抗熱震性，因此大量用于制造飛機高精密部件、金屬基復合材料、濕度傳感器敏感材料、鋰離子電池固體電解質等等。

鋰霞石是一種硅酸鋁鋰礦物，分子式為LiAlSiO₄或Li₂O·Al₂O₃·2SiO₂，多呈圓滑的團塊狀或星點狀嵌布于鋰輝石晶體內或晶間空隙及裂縫中。β-鋰霞石的一個顯著特點是具有各向異性的熱膨脹系數。沿C軸負膨脹效應很強為α_c＝-176×10^-7/℃，沿a軸是輕微的正膨脹為α_a＝92×10^-7/℃，故由微小結晶體堆積而成的材料在宏觀總的表現為負的膨脹系數。

由于自然界中的β-鋰霞石礦藏數量少，產量低，因此工業上用的β-鋰霞石大都是人工合成的。常用的β-鋰霞石合成方法主要有：高溫固相反應法、溶膠-凝膠法、高分子網絡凝膠法和玻璃結晶法等。目前，研究比較集中的是溶膠-凝膠法、固態反應法等。

其中凝膠-溶膠法在制備前驅體過程中要使用到一種甚至多種有機酸，不可避免的會對環境造成一定的污染，并且對健康有害溶膠凝膠法制備周期很長，且不易控制水解速度，導致大量副產物的產生，不適用于規?；a。而固態反應法制備β-鋰霞石粉體，在前期采用純物理方法對原料進行粉磨混勻，然后燒結。因為粉磨過程都是在純密閉的空間內進行，所以整個過程無任何粉塵和有機溶液的產生，是一種簡捷綠色環保的制備方法，且制備過程簡單，周期短，可以進行批量制備，但是，固態反應法制得的β-鋰霞石化學均勻性差，副產物多，反應溫度高，能耗大。

發明內容

本發明的目的是為克服上述現有技術的不足，提供一種超低膨脹系數鋰霞石及其制備方法。

為實現上述目的，本發明采用下述技術方案：

一種超低膨脹系數鋰霞石的制備方法，具體步驟如下：

(1)先以聚苯乙烯為模板，正硅酸乙酯水解反應得到中空二氧化硅；

(2)然后將氧化鋁和氧化鋰置于聚二烯丙基二甲基氯化銨溶液中浸漬處理，得到帶正電荷的氧化鋁和氧化鋰，將中空二氧化硅置于過氧化氫酶溶液中浸漬處理，得到帶負電荷的中空二氧化硅；

(3)再將帶正電荷的氧化鋁和氧化鋰、帶負電荷的中空二氧化硅與預處理的β-鋰霞石均勻混合，燒結，即得所述的一種超低膨脹系數鋰霞石。

優選的，中空二氧化硅、氧化鋁、氧化鋰的摩爾比為1∶1∶1。

優選的，以重量份計，步驟(1)的具體方法為：