[發明專利]一種高可靠性高溫復合儲熱材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202310576892.9
• 申請日: 2023-05-22
• 公開（公告）號: CN116535217A
• 公開（公告）日: 2023-08-04
• 發明（設計）人: 田麗梅;李子源;王養俊;商震;王歡
• 申請（專利權）人: 吉林大學;吉林大學威海仿生研究院
• 主分類號: C04B35/565
• 分類號: C04B35/565;B28B3/00;B28B17/02;C04B35/622;C04B35/64;C09K5/06
• 代理公司: 吉林省中玖專利代理有限公司 22219
• 代理人: 李泉宏

1.一種高可靠性高溫復合儲熱材料，其特征在于，該材料由致密的陶瓷外殼和內部儲熱復合芯材組成，主要成分為陶瓷粉末B；儲熱復合芯材是由熔鹽、陶瓷粉末A和導熱增強劑組成，熔鹽吸附在陶瓷粉末和導熱增強劑間隙內；

熔鹽、陶瓷粉末A和導熱增強劑的質量比為(40-80):(5-60):(0-40)；所述熔鹽為在陶瓷粉末A或陶瓷粉末B的燒結溫度下不會分解的單組分鹽或多元共晶鹽；所述的陶瓷粉末A選自MgO、SiC、硅藻土和SiO₂，且粒徑為1～100μm；陶瓷粉末B選自SiC、AlN、Al₂O₃和Si₃N₄，且粒徑為1000目～3000目。

2.一種高可靠性高溫復合儲熱材料，其特征在于，陶瓷外殼的厚度為2～6mm。

3.根據權利要求1所述的高可靠性高溫復合儲熱材料，其特征在于，所述的導熱增強劑為石墨粉、碳纖粉、氧化石墨、石墨烯、生物炭粉末、膨脹石墨、SiC和AlN中的一種。

4.一種如權利要求1所述高可靠性高溫復合儲熱材料的制備方法，其特征在于，該方法的具體步驟如下：

1)制備冷壓塊：將熔鹽、陶瓷粉末A、導熱增強劑按照質量比(40-80):(5-60):(0-40)的比例混合，并在壓片機中模壓成型，成型壓強10-100MPa，獲得冷壓塊；成型壓強與為壓片機油缸壓力與樣品截面積之比；所述的陶瓷粉末A選自MgO、SiC、硅藻土和SiO₂，且粒徑為1～100μm；

2)制備陶瓷粉體：按照55-80wt％陶瓷粉末B、15-45wt％助熔劑、0.5-2wt％粘接劑和1-3wt％去離子水的稱取陶瓷粉體原料，將上述原料在球磨機中混合0.5小時；陶瓷粉末B選自SiC、AlN、Al₂O₃和Si₃N₄，粒徑為1000目～3000目；

3)模壓成型：在模具底部先預鋪一層陶瓷粉體，再將冷壓塊放入模具中央，并用陶瓷粉體將模具與冷壓塊間隙填滿并沒過冷壓塊，通過模壓成型獲得具有陶瓷外殼的復合儲熱材料生胚，成型壓強50-100MPa并且高于冷壓塊的成型壓強；所述間隙寬度根據陶瓷外殼的厚度調節；

4)將生胚置于高溫爐中經高溫燒結，自然降至室溫后獲得高可靠性高溫復合儲熱材料。

5.根據權利要求4所述的高可靠性高溫復合儲熱材料的制備方法，其特征在于，步驟4)中高溫燒結的方法為：以2-3℃/min升溫至熔鹽熔點以上50-200℃，再以5℃/min繼續升溫至700-1200℃并保溫1-3小時使陶瓷外殼燒結致密。

6.根據權利要求4所述的高可靠性高溫復合儲熱材料的制備方法，其特征在于，步驟3)中助熔劑為鉀長石、鈉長石、玻璃熔塊、高嶺土中的一種或幾種；粘接劑為羧甲基纖維素鈉、聚丙烯酸鈉或聚乙烯醇。

7.根據權利要求1所述的高可靠性高溫復合儲熱材料，其特征在于，在陶瓷外殼和內部儲熱復合芯材間還設置一層0.5-2mm多孔碳層，用于吸收熔鹽的熱膨脹。