[发明专利]超高温温场平台及其使用方法

说明书

本发明公开了一种超高温温场平台及其使用方法，该超高温温场平台包括真空舱，真空舱内设有用于承载发热体的通电样品台，其中发热体为预还原氧化石墨烯薄膜，其长度≥宽度，宽度≤10mm，厚度≤200μm。本发明中，采用的预还原氧化石墨烯薄膜是一种具有轻质、超薄、性能稳定以及焦耳热效应迅速等优异性能的发热体材料，具有升温速率快、温度高以及温度精确可调等优点，作为发热源，可获得具有温场精确可控、升温速率快、可重复性强、能够实时测量等优点的新型超高温温场平台，其使用方法包括在真空条件下通电加热，快速构建得到超高温温场，具有操作简单、使用方便、温场精确可控等优点，有利于扩大超高温温场平台的应用范围。

技术领域

本发明属于超高温环境的测量领域，涉及一种超高温温场平台及其使用方法。

背景技术

因在航空航天、先进材料、先进加工技术等前沿领域的可应用性，超高温温场的构建在近些年引起了广泛关注。研究表明，构建具有广泛应用价值的超高温温场通常需要满足三个条件：温场精确可控、升温速率快以及温场能够实时测量。

目前，常见的超高温构建手段主要靠石墨炉、高温燃烧室、风洞等设备。石墨炉加热虽然可以构建精确可控的温场，并且对温场实时测量，但其升温速率极慢，在高温段不能超过10℃/min，无法满足先进材料体系的实验要求；高温燃烧室虽然升温速率快，但其温场波动较大，且温场测量较为粗糙；风洞能够构建精确可控的超高温温场，且升温速率快，温场测量准确，但其实验周期长，消耗大，无法频繁多次进行实验。因此，获得一种温场精确可控、升温速率快、可重复性强、能够实时测量的超高温温场平台具有十分重要的意义。

另外，实现超高温温场精确可控、升温速率快、可重复性强的关键是获得一种具有轻质、超薄、易制备、性能稳定以及焦耳热效应迅速等优异性能的发热体材料。目前，常见的发热体材料有钨、石墨等，存在以下问题：由于钨为金属材料，产生焦耳热较低，因此其通常制备为丝状结构使用，无法实现大面积的温场构建；石墨的厚度较大，升温速率较慢，通常在10³℃/s；石墨烯的电阻率较低，焦耳热效应不明显。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种温场精确可控、升温速率快、可重复性强、能够实时测量的超高温温场平台及其使用方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种超高温温场平台，包括真空舱，所述真空舱内设有用于承载发热体的通电样品台；所述发热体为预还原氧化石墨烯薄膜；所述预还原氧化石墨烯薄膜的长度≥宽度，宽度≤10mm；所述预还原氧化石墨烯薄膜的厚度≤200μm。

上述的超高温温场平台，进一步改进的，所述预还原氧化石墨烯薄膜的长宽比为1～50∶1，宽度为0.1mm～10mm；所述预还原氧化石墨烯薄膜的厚度为1μm～200μm。

上述的超高温温场平台，进一步改进的，更进一步优选的，所述预还原氧化石墨烯薄膜的长宽比为1～10∶1，宽度为0.3mm～8mm；所述预还原氧化石墨烯薄膜的厚度为5μm～25μm。

上述的超高温温场平台，进一步改进的，所述发热体包括载体材料，所述预还原氧化石墨烯薄膜固定在载体材料上；所述载体材料为耐高温陶瓷材料；所述耐高温陶瓷材料为氧化铝陶瓷材料或碳化硅陶瓷材料。

上述的超高温温场平台，进一步改进的，所述预还原氧化石墨烯薄膜的制备方法，包括以下步骤：

S1、将氧化石墨烯纳米片水溶液涂覆在基板上，烘干，得到氧化石墨烯薄膜；

S2、将步骤S1中得到的氧化石墨烯薄膜进行热处理，得到预还原氧化石墨烯薄膜。