[发明专利]一种具有各向异性电学性能的碳化硅压敏陶瓷及其制备方法

权利要求书

1.一种具有各向异性电学性能的碳化硅压敏陶瓷，其特征在于，所述具有各向异性电学性能的碳化硅压敏陶瓷包括：SiC基体、弥散于SiC基体中的导电相填料碳纳米管以及促进材料致密化的烧结助剂B源和C源；各组分之和按照质量分数100wt％计，所述SiC基体的质量分数为96.4～97.9wt％，碳纳米管的质量分数为0.5～2wt％，B源的质量分数为0.2～1wt％，C源的质量分数为0.6～1.4wt％。

2.根据权利要求1所述的具有各向异性电学性能的碳化硅压敏陶瓷，其特征在于，当所述碳纳米管的含量在0.5～2wt％范围内变化时，所述碳化硅陶瓷的密度为3.00～3.05g·cm^-3，相对密度为94.90～95.56％；所述碳化硅陶瓷电学性能具有明显的各向异性，其轴向电阻率为136～4.10×10³Ω·cm，轴向非线性系数为1.016～1.331，径向电阻率为55.1～1.65×10³Ω·cm，径向非线性系数为1.029～1.292，径向电阻率与轴向电阻率之比为0.34～0.41。

3.根据权利要求1或2所述的具有各向异性电学性能的碳化硅压敏陶瓷，其特征在于，所述B源为B₄C、硼粉或硼酸中的至少一种，所述C源为无定形碳、炭黑、酚醛树脂、果糖中的至少一种。

4.一种权利要求1-3中任一项所述的具有各向异性电学性能的碳化硅压敏陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)碳纳米管分散液的制备：分别称取碳纳米管和分散剂，加入到无水乙醇中，通过高功率超声处理制得碳纳米管分散液；

(2)混合粉体的制备：按照设计比例称取SiC粉体、B源、C源置于球磨罐中，加入步骤(1)制得的碳纳米管分散液，以SiC球为介质，球磨处理得到混合浆料；随后经烘干过筛或喷雾造粒过程制得混合粉体；

(3)称取步骤(2)制得的混合粉体，经高温烧结制得具有各向异性电学性能的碳化硅压敏陶瓷。

5.根据权利要求4所述的具有各向异性电学性能的碳化硅压敏陶瓷的制备方法，其特征在于，所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵中的至少一种，所述分散剂的加入量为碳纳米管添加量的5～25wt％，优选为10～20wt％。

6.根据权利要求4或5所述的具有各向异性电学性能的碳化硅压敏陶瓷的制备方法，其特征在于，所述高功率超声处理条件为：功率为800～1000W，优选为900～1000W；超声时间为0.5～2小时，优选为0.5～1小时。

7.根据权利要求4-6中任一项所述的具有各向异性电学性能的碳化硅压敏陶瓷的制备方法，其特征在于，所述球磨处理条件为：球磨转速为200～400r/分钟，优选为200～300r/分钟；

球磨时间为2～6小时，优选为2～4小时。

8.根据权利要求4-7中任一项所述的具有各向异性电学性能的碳化硅压敏陶瓷的制备方法，其特征在于，所述高温烧结为热压烧结或放电等离子体烧结，优选为放电等离子体烧结，烧结温度为1900～2000℃，升温速率为50～100℃/分钟，保温时间为5～10分钟，轴向压力为30～50MPa，烧结气氛为真空气氛。