[发明专利]一种耐高温结构型SiC多孔陶瓷的制备方法

说明书

一种耐高温结构型SiC多孔陶瓷的制备方法，它属于吸波、环保、催化、生物传感、半导体材料、能源和核防护材料制备领域，具体涉及一种SiC多孔陶瓷的制备方法。本发明的目的是要解决现有制备SiC多孔陶瓷的方法普遍存在多孔陶瓷的孔径分布和大小难以调控、比表面积较小、高孔隙率陶瓷的力学强度低的问题。制备方法：一、揉制面团；二、发酵与冻干得到多孔面团；三、炭化得到碳多孔骨架；四、烧结得到耐高温结构型SiC多孔陶瓷。本发明主要用于制备耐高温结构型SiC多孔陶瓷。

技术领域

本发明属于吸波、环保、催化、生物传感、半导体材料、能源和核防护材料制备领域，具体涉及一种SiC多孔陶瓷的制备方法。

背景技术

多孔陶瓷具有很有独特的性能，例如：重量轻、比表面积大、耐高温以及化学性质稳定等，已经广泛应用在催化剂载体、高温过滤器、吸波、吸声和生物陶瓷等方面。其中，SiC多孔陶瓷除了具备密度小、孔隙率高、比表面积大的特点外，更具有热导率高、机械强度高、热膨胀系数小和抗热冲击强等SiC自身的特性。因此，SiC多孔陶瓷应用也越来越广泛。由SiC多孔陶瓷制成的轴承、喷咀、发动机部件、燃气机叶片和耐火材料等在航空航天、化工、汽车、冶金和机械等多个行业得到了广泛应用。

新世纪以来，航空航天飞行器的发展快速推进，尤其是随着宇航技术的发展，许多空天飞行器已经在美国开发并民用化。空天飞行器要求轻量化，并且能在复杂的太空环境下生存，因此空天飞行器用材料应具备抗太空各种辐射，并且基于轻量化考虑，空天飞行器材料还应该结构功能一体化，在具有功能性的前提下，还具有结构承载能力。鉴于SiC优异的物理化学性质，在航空航天中的使用需求越来越广泛和迫切。

现阶段，SiC多孔陶瓷的制备方法有很多，例如有机泡沫浸渍法、发泡法、添加造孔剂法和粒子烧结法等等。但这些制备SiC多孔陶瓷的方法普遍存在多孔陶瓷的孔径分布和大小难以调控、比表面积较小、高孔隙率陶瓷的力学强度低等缺点。

发明内容

本发明的目的是要解决现有制备SiC多孔陶瓷的方法普遍存在多孔陶瓷的孔径分布和大小难以调控、比表面积较小、高孔隙率陶瓷的力学强度低的问题，而提供一种耐高温结构型SiC多孔陶瓷的制备方法。

一种耐高温结构型SiC多孔陶瓷的制备方法，具体是按以下步骤完成的：

一、揉制面团：利用去离子水将面粉和酵母混合均匀，并揉制成面团；

二、发酵与冻干：将面团先恒温发酵，然后冷冻干燥，得到多孔面团；

三、炭化：将多孔面团进行炭化处理，得到碳多孔骨架；

四、烧结：将碳多孔骨架放置在反应硅源上，然后烧结，再冷却至室温，即得到耐高温结构型SiC多孔陶瓷。

本发明优点：一、本发明开发了一种简便、易于放大的制备耐高温结构型SiC多孔陶瓷，该SiC多孔陶瓷实现结构功能一体化，本发明以面粉为原材料和酵母为发泡剂，先制备成多孔碳材料，然后在硅粉存在的环境下进行高温烧结，最终形成SiC多孔陶瓷，制备的多孔材料孔径可调、耐高温、力学承载性优异；二、通过改变酵母的用量来调节SiC多孔陶瓷中的孔径大小和分布情况；三、面粉中不加硅粉作为内部硅源时，可以得到由外到内SiC含量逐渐递减即SiC呈梯度分布的多孔陶瓷；面粉中加入硅粉作为内部硅源时，可以得到SiC分布均匀的多孔陶瓷；四、高温烧结时，通过改变外部硅源的量，可以调节SiC多孔陶瓷中SiC所占百分含量。

附图说

图1为实施例1制备的耐高温结构型SiC多孔陶瓷的SEM照片；

图2为实施例1制备的耐高温结构型SiC多孔陶瓷的XRD图；

图3为实施例2制备的耐高温结构型SiC多孔陶瓷的SEM照片；

图4为实施例3制备的耐高温结构型SiC多孔陶瓷的SEM照片；