[发明专利]一种SiBNO隔热透波一体化纤维及其制备方法、应用

说明书

本发明公开一种SiBNO隔热透波一体化纤维及其制备方法、应用，该制备方法首先选取成本低廉的有机硅树脂和硼酸为原料，将原料溶解在二甲基甲酰胺或乙醇溶剂中得纺丝溶液。然后将纺丝溶液在合适的工艺条件下进行静电纺丝得到先驱体原纤维。再对先驱体原纤维进行加热氮化脱碳处理。最后进行高温烧成得到SiBNO隔热透波一体化纤维。本发明提供的制备方法所用原料成本低廉，工艺路线简单；制备得到的SiBNO纤维结构致密、形貌均匀、直径较细，兼具良好隔热和透波性能的特点。

技术领域

本发明涉及陶瓷纤维技术领域，尤其是一种SiBNO隔热透波一体化纤维及其制备方法、应用。

背景技术

随着航空航天技术的发展，新一代空天飞行器对高性能、多功能材料提出了迫切需求。如飞行器的天线罩和天线窗材料不仅要有良好耐高温和隔热性能来保护内部电子元器件，还需要具有良好的透波性能以保证正常的电磁波通讯。目前，一些具有低介电常数和低介电损耗的氧化物和氮化物陶瓷材料(如SiO₂、Si₃N₄、BN和Si₂N₂O等)是较常用的透波材料。但这些材料低热导率和良好高温性能难以兼得，还无法满足空天飞行器对高性能、多功能材料的苛刻要求。如SiO₂热导率较低，但其耐高温性能不佳(≤1100℃)；Si₃N₄、BN和Si₂N₂O耐高温性能较好，但其热导率较高。目前，开发具有良好耐高温、透波和隔热性能的高性能、多功能材料还面临较大挑战。

SiBNO陶瓷兼顾了SiO₂的低固体热导率和Si₃N₄、BN的低介电常数和耐高温性能特性，是目前具有较好发展前景的一类耐高温透波材料。研究结果表明，细直径(1μm)的陶瓷纳米纤维，不仅可以提高材料强度，还可以显著改善材料的隔热性能。因此，SiBNO纳米纤维是极具发展潜力的耐高温、透波和隔热一体化纤维。而现有SiBNO纤维的制备方法还存在以下两点不足：1、原料成本较高，合成先驱体路线复杂；2、制备的SiBNO纤维直径较粗(1.5μm)，纤维隔热性能不佳。

发明内容

本发明提供一种SiBNO隔热透波一体化纤维及其制备方法、应用，用于克服现有技术中原料成本高、先驱体合成路线复杂和制备的纤维直径粗和隔热性能不佳等缺陷。

为实现上述目的，本发明提出一种SiBNO隔热透波一体化纤维的制备方法，包括以下步骤：

S1：按质量比1～10:0.1～5:0.1～2称取有机硅树脂、硼酸和纺丝助剂，加入到有机溶剂中混合搅拌，得到纺丝溶液；

S2：对所述纺丝溶液进行静电纺丝，得到先驱体原纤维；

S3：在氨气气氛下，对所述先驱体原纤维进行加热氮化脱碳处理；

S4：在惰性气氛下，对经过步骤S3的先驱体原纤维进行烧成，冷却至室温，得到SiBNO隔热透波一体化纤维。

为实现上述目的，本发明还提出一种SiBNO隔热透波一体化纤维，由上述所述制备方法制备得到；所述纤维中Si原子和B原子的摩尔比为1～10:1～2；所述纤维的直径小于1μm。

为实现上述目的，本发明还提出一种SiBNO隔热透波一体化纤维的应用，将上述所述制备方法制备得到的纤维或者上述所述纤维应用于隔热和透波领域。

与现有技术相比，本发明的有益效果有：