[发明专利]一种温区均匀的陶瓷气凝胶高温气压烧结装置

说明书

本发明公开了一种温区均匀的陶瓷气凝胶高温气压烧结装置，属于陶瓷气凝胶制备技术领域，包括炉体、电动机、连杆和叶片；所述炉体顶部开设有连杆能够穿过的孔，连杆伸入炉体的一端端部连接有叶片，连杆在炉体外的一端端部连接电动机；电动机能够带动连杆旋转；所述炉体外壁采用高压炉壁，紧贴高压炉壁设置有保温层，在炉体内腔中设有用于加热陶瓷气凝胶的发热体。这种可调控炉内温度和气氛的高温高压气压炉采用电机机械传动为动力，使连杆末端碳/碳复合叶片旋转，推动炉内气氛流动、保证了炉内温度的均匀性及密闭性。

技术领域

本发明属于陶瓷气凝胶制备技术领域，尤其涉及一种温区均匀的陶瓷气凝胶高温气压烧结装置。

背景技术

作为改变世界的十大新材料之一，气凝胶是世界上密度最小、重量最轻的固体，被誉为“固态烟”。气凝胶不管是在军事、航空航天、电子芯片制造，医药生产还是民用等领域都有极其广阔的应用。陶瓷气凝胶是由纳米颗粒或纳米线构筑多孔结构组成，具有独特的高温稳定性，常见的有SiC、SiO₂、Al₂O₃和ZrO₂等气凝胶。尽管陶瓷气凝胶材料的需求很大，但采用冷冻法生产出来的气凝胶不仅贵而且产量很小。西安交通大学研究团队采用高温气压烧结的方法(CN201811626203.6)可以解决气凝胶产量受限的问题。

然而，制备气凝胶所用的高温高压气氛烧结炉由于炉内空间很大，难以保证炉内工作区域温度和气压的均匀性，由于温区的不均匀性，导致大尺寸气凝胶结构不均匀，影响了其使用的稳定性。因此，研究者正致力于开发温区尽可能均匀的高温气压烧结炉。

目前，通常采用在炉内增加有限数量发热体来缓解温区差异过大的问题，但不可避免的降低了炉腔的有效使用空间，限制了大尺寸的陶瓷气凝胶的烧结制备。因此，如何同时保证高温气压烧结炉炉内温度、气氛的均匀性，以及炉内有效使用空间就成为了开发均匀的大尺寸异形陶瓷气凝胶亟待解决的问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种温区均匀的陶瓷气凝胶高温气压烧装置，该装置能够保障制备陶瓷气凝胶的炉体的有效空间利用率，同时有效保证高温气压烧结炉炉内温度和气氛的均匀性。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明公开了一种温区均匀的陶瓷气凝胶高温气压烧结装置，包括炉体、电动机、连杆和叶片；

所述炉体顶部开设有连杆能够穿过的孔，连杆伸入炉体的一端端部连接有叶片，连杆在炉体外的一端端部连接电动机；电动机能够带动连杆旋转；

所述炉体外壁采用高压炉壁，紧贴高压炉壁设置有保温层，在炉体内腔中设有用于加热陶瓷气凝胶的发热体。

优选地，还包括磁驱动旋转装置，该磁驱动旋转装置包括动力输入端和动力输出端，动力输入端固定在炉体外部的连杆上，动力输出端固定在炉体内部的连杆上，电动机能够驱动磁驱动旋转装置旋转，从而带动连杆旋转。

优选地，在炉体侧壁上设有测温热电偶。

优选地，在所述炉体内腔底部装配有用于盛放待加工陶瓷气凝胶的样品台。

优选地，所述叶片与旋转平面的夹角在-45°至45°可调。

优选地，所述连杆在炉体内的部分采用C-C复合材料制成。

优选地，所述叶片采用C-C复合材料制成。

优选地，在所述炉体底部装有用于为发热体供电的电极。

优选地，所述发热体设有两个，对称布置在炉体内腔两侧。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：