[發明專利]一種仿生高強韌三維石墨烯基硅酸鹽復合材料

在審

• 申請號: 202310369856.5
• 申請日: 2023-04-10
• 公開（公告）號: CN116375446A
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發明（設計）人: 張強強;宋昆昆;何鵬;邵寧琪
• 申請（專利權）人: 蘭州大學
• 主分類號: C04B30/00
• 分類號: C04B30/00
• 代理公司: 蘭州智和專利代理事務所(普通合伙) 62201
• 代理人: 趙立權

1.一種仿生高強韌三維石墨烯基硅酸鹽復合材料，其特征在于，制備方法包括以下步驟：

步驟一：原材料準備

將硅酸鹽材料制備成粒徑分布在100nm到?10μm范圍占比超過90%的超細粉末原料，并添加外加劑；

基于Hummers法改性制備氧化石墨烯GO溶液，控制濃度5～10mg/ml；

步驟二：制備多孔骨架模板并配制漿料

多孔骨架模板：采用步驟一制備的GO溶液在水熱條件下原位組裝，經冷凍鑄造、真空凍干后得到質量輕且內部多孔的三維石墨烯3DGA多孔骨架模板；

微納米硅酸鹽漿料：用步驟一制備的超細粉末原料與外加劑按比例混合，制備漿料，漿料高速攪拌均勻，再經超聲處理；

步驟三：三維石墨烯基硅酸鹽復合材料制備

在常溫常壓下將步驟二制備的微納米硅酸鹽漿料通過自延流自擴展的方式滲入到3DGA多孔骨架模板中；

再將3DGA多孔骨架模板置于充滿微納米硅酸鹽漿體的模具中，并將模具置于抽真空設備中緩慢增加負壓使微納米硅酸鹽漿料二次滲入3DGA多孔骨架模板中，直至0.15～0.25個大氣壓下3DGA多孔骨架模板無氣泡溢出，恢復至常壓狀態；

將3DGA多孔骨架模板取出置于矩形模具中，在頂面和底面施加豎直的壓力，將3DGA多孔骨架模板壓縮變形，擠出液體或漿料排出，控制下壓縮率為60%-95%；

步驟四：硬化養護

對壓縮成型的3DGA多孔骨架模板進行恒溫養護，養護完即完成制作。

2.根據權利要求1所述的仿生高強韌三維石墨烯基硅酸鹽復合材料，其特征在于，所述步驟一中，硅酸鹽材料中配合外加劑有減水劑、稠度調節劑

根據權利要求2所述的仿生高強韌三維石墨烯基硅酸鹽復合材料，其特征在于，所述減水劑為聚羧酸類和木質素磺酸鹽，稠度調節劑為乙醇和聚乙二醇。

3.根據權利要求1所述的仿生高強韌三維石墨烯基硅酸鹽復合材料，其特征在于，所述步驟二中，水熱溫度為80℃～180℃，冷凍溫度為-20℃～-180℃。

4.根據權利要求1所述的仿生高強韌三維石墨烯基硅酸鹽復合材料，其特征在于，所述三維石墨烯的密度為10～22mg/cm³。

5.根據權利要求2所述的仿生高強韌三維石墨烯基硅酸鹽復合材料，其特征在于，所述微納米硅酸鹽漿料的重量比例為超細粉末原料50～60wt%、減水劑0.1～1wt%、稠度調節劑5～8wt%、水30～40?wt%。

6.根據權利要求1所述的仿生高強韌三維石墨烯基硅酸鹽復合材料，其特征在于，步驟三中，采用萬能試驗壓力機或其他壓力機械對3DGA多孔骨架模板施加壓力，加壓至設定的壓力值或應變值后，保持1～5min；然后緩慢卸載至無壓狀態。

7.根據權利要求1所述的仿生高強韌三維石墨烯基硅酸鹽復合材料，其特征在于，所述步驟四中，恒溫養護條件為20℃～80℃，濕度90%，養護周期為7～28天。