包括取向功能的制品和获得该制品的方法技术

一种方法包括以下步骤：-制备粉浆，基于陶瓷颗粒的集合体按体积百分比计，所述粉浆包括大于4％且小于50％的陶瓷颗粒且包括大于1％的由具有取向功能的材料制成的可取向的陶瓷颗粒，其中，如果所述陶瓷颗粒的集合体包括按体积百分比计小于80％的可取向的陶瓷颗粒，则不可取向的陶瓷颗粒的部分具有的中值长度为可取向的陶瓷颗粒的中值长度L50的十分之一，-通过固化前沿以小于所述陶瓷颗粒的包封速度的位移，将所述粉浆的取向凝固；-去除所述块体的固化液相的晶体，-可选地，烧结。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于制造可选地烧结制品的方法，该方法通过以下来获得：将粉 浆取向凝固，然后去除通过所述凝固获得的晶体。本专利技术还涉及具有截头（truncated)管 状孔的制品。
技术介绍
-种可选地烧结制品，其通过以下来获取：将粉浆取向凝固，然后去除通过所述凝 固获得的晶体，该制品通常用在许多应用中，特别是在燃料电池中用作催化剂载体，或用在 热交换器中。 US2007/0249493描述了通过将硅胶取向凝固而获得的制品。首先制备硅溶胶，该 溶胶是由具有Si02分子浓度为1. 9mol/l的硅酸钠溶液所组成。将碳纳米纤维分散在该硅 溶胶中，随后将其凝胶化以获得所述硅胶，该硅胶基本上为固体。文献"Plateletsself-assembleintoporousnacreduringfreeze casting" （Ph.Hunger等，JournaloftheMechanicalBehaviourofBiomedical Materials，第19卷，第87-93页，2012年）描述了一种用于从包括片状或球形形式的氧化 铝粒子的粉浆将合成珍珠质取向凝固的方法。此外，这篇文献描述了获得的制品的机械性 能（弹性模量、韧性、断裂强度）。 文南犬"FabricationofporousPZT-PZNpiezoelectricceramicswithhigh hydrostaticfigureofmeritsusingcamphenebasedfreezecasting'，（S_H.Lee等， JournaloftheAmericanCeramicSociety，第 90 卷，第 9 号，2007 年）描述了通过将包 括任何形状悬浮颗粒（通过磨削球形聚集体获得）的粉浆取向凝固来获得的多孔制品。 对于适合这些应用并且具有其强度可沿所考虑的方向改变的性能的制品，存在持 续的需求。 本专利技术的一个目的是至少部分地满足这种需求。
技术实现思路
本专利技术涉及一种用于制造制品（可选地，烧结制品）的方法，所述方法包括以下步 骤：a)制备粉浆，该粉浆包括在液相中悬浮的陶瓷颗粒的集合体，所述陶瓷颗粒的集 合体占所述粉浆的体积的大于4%且小于50%，并且基于陶瓷颗粒的集合体按体积百分比 计，所述陶瓷颗粒的集合体包括大于1 %的具有取向功能的材料制成的可取向的陶瓷颗粒， 如果所述陶瓷颗粒的集合体包括按体积百分比计小于80%的可取向的陶瓷颗粒，则不可取 向的陶瓷颗粒的部分的中值长度为可取向的陶瓷颗粒的中值长度1^ 5。的十分之一， b)可选地，将所述粉浆倒入模具内和/或去除包含在所述粉浆中的气泡，c)通过固化前沿的位移使所述粉浆取向凝固以形成凝固的粉浆块体，所述固化前 沿的速度Vp小于所述陶瓷颗粒的包封速度Vc，并且调节Vp以形成由壁分离的固化液相的 晶体，所述壁的平均厚度"e"大于或等于所述可取向的陶瓷颗粒的平均厚度Wl5。； d)可选地，从所述模具中去除所述块体；e)从所述块体中去除固化液相的晶体，可选地从所述模具中去除，优选通过升华 去除，以获得大孔预成型体，f)可选地，从步骤e结束时获得的所述大孔预成型体中去除粘结剂， g)可选地，将所述大孔预成型体烧结以获得烧结制品，如果在步骤a)中，基于所 述陶瓷颗粒的集合体按体积百分比计，具有取向功能的材料的可取向的陶瓷颗粒的量小于 80 %，则此步骤g)是必须的； h)可选地，机械加工和/或浸渍所述烧结制品。 所述陶瓷颗粒可以部分地或完全地被等当量的转化成陶瓷颗粒的前体所替代，以 在步骤c)之前获得所述陶瓷颗粒的集合体，和/或所述陶瓷颗粒可以部分地或完全地被等 当量的陶瓷前体的相同形状的颗粒所替代，所述陶瓷前体在步骤f)或步骤g)中转化成陶 tL*〇 如将在说明书的其余部分更详细地看到，本专利技术人发现，根据本专利技术的方法可以 制造出大孔预成型体，其中大孔的壁在其厚度、叠层、取向总体的至少一部分上包括可取向 的陶瓷颗粒。值得注意的是，具有取向功能的材料的可取向的颗粒的存在可以利于取向凝 固所得的方向，以获得具有强度性能沿所考虑的方向可变的制品。 更具体地，利用由具有取向功能的材料制成的可取向的陶瓷颗粒可以获得具有给 定性能的制品，相比于不具有取向功能的材料的可取向的陶瓷颗粒的使用，该制品具有沿 着至少一个方向的放大强度。特别地，这种比较可以通过考虑的具有取向功能的材料来进 行，该材料所述的性能具有平均强度（沿该空间的三个方向形成正交标记），基本等于不具 有取向性能的材料的强度性能。 不束缚于该理论，本专利技术人在根据本专利技术的基础上解释制品的特别结构，其固化 前沿的位移速度Vp小于陶瓷颗粒的包封速度，固化前沿推回可取向的颗粒。在它们位移期 间，这些可取向的陶瓷颗粒成为取向的，因此可以形成大致沿固化前沿的位移方向的叠层。 在一个优选的实施方式中，选择与功能的取向相关的可取向的颗粒的形式，使得 取向凝固可以获得在选定的方向上强度可变的性能。 更具体地，这种可取向的颗粒的具体布置，例如以叠层的形式，当这种布置与所述 粒子的取向功能相关联时可以增加性能的响应。因此根据具有大致相同取向的颗粒数量， 在优选的平面或方向上可以增加响应。 取向功能显著对应于热性能、电性能、压电性能或磁性能。例如六方氮化硼、石 墨、石墨烯为陶瓷材料，其导热性是取向的。六方石墨、石墨烯是陶瓷材料的例子，其导电 性是取向的。PMNPT、或（1-x) _x，其中x在0 和 1 之间，PbTi03、 (Li，Na，K) (Nb，Ta，Sb) 03、特别地铌酸钾钠，是压电材料的例子。赤铁矿是陶瓷材料的例子， 其铁磁性能是取向的。 在一个实施方式中，陶瓷颗粒的集合体包括： _第一粒状部分，所述第一粒状部分包括具有取向功能的材料的可取向的、优选各 向异性的颗粒，第一粒状部分具有中值长度L' 5。，基于陶瓷颗粒的集合体按体积百分比计， 第一粒状部分占陶瓷颗粒的大于1% ;和 _第二粒状部分，所述第二粒状部分具有的中值长度％。不大于L' 5。的十分之一 (即D5(]〈L' 5。/10)，基于陶瓷颗粒的集合体按体积百分比计，第二粒状部分占陶瓷颗粒的大 于5%。 按体积百分比计，第一粒状部分和第二粒状部分一起占陶瓷颗粒的集合体的大于 80%〇 在可取向颗粒的位移和取向期间，第二粒状部分的颗粒被逐渐困在可取向颗粒之 间的空隙中。这导致了特别高的表观密度，因而具有优异的机械性能，在烧结后显著具有优 异的机械性能。 此外，特别是当各向异性的陶瓷颗粒的量足够大时，本专利技术人发现，在烧结期间， 在第二粒状部分的颗粒可以与相邻的各向异性的颗粒结合，以形成更大尺寸的各向异性的 颗粒。这将导致各向异性颗粒的令人惊讶的叠层，对应于显著的表观密度。因此烧结步骤 g)是优选的。 根据本专利技术的方法还可以包括以下的一个或更多个可选的特征，其可以以所有可 能的组合进行组合： -具有取向功能的材料选自六方氮化硼、石墨、石墨烯、PMNPT、或（1-x) -x，其中x在 0 和 1 之间、PbTi03、（Li，Na，K) (Nb，Ta，Sb)03、特别 为银酸钾钠和赤铁矿。-确定方向，然后选择与取向功能相关的可取向颗粒的形式，使得取向凝固可以获 得在所述的方向上强度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造制品、可选地烧结制品的方法，所述方法包括以下步骤：a)制备粉浆，所述粉浆包括在液相中悬浮的陶瓷颗粒的集合体，所述陶瓷颗粒的集合体占所述粉浆的体积的大于4％且小于50％，并且基于陶瓷颗粒的集合体按体积百分比计，所述陶瓷颗粒的集合体包括大于1％的具有取向功能的材料制成的可取向的陶瓷颗粒，如果所述陶瓷颗粒的集合体包括按体积百分比计小于80％的可取向的陶瓷颗粒，则不可取向的陶瓷颗粒的部分具有的中值长度为可取向的陶瓷颗粒的中值长度L50的十分之一，b)可选地，将所述粉浆倒入模具内和/或去除在所述粉浆中包含的气泡，c)通过固化前沿的位移对所述粉浆取向凝固以形成凝固的粉浆的块体，所述固化前沿的速度Vp小于所述陶瓷颗粒的包封速度Vc，并且调节Vp以形成由壁分离的固化的液相的晶体，所述壁的平均厚度“e”大于或等于所述可取向的陶瓷颗粒的平均厚度W150；d)可选地，从所述模具中去除所述块体；e)从所述块体中去除固化的液相的晶体，可选地从所述模具中去除，优选通过升华去除，以获得大孔预成型体，f)可选地，从步骤e)结束时获得的所述大孔预成型体中去除粘结剂，g)可选地，将所述大孔预成型体烧结以获得烧结制品，如果在步骤a)中，基于所述陶瓷颗粒的集合体按体积百分比计，具有取向功能的材料的可取向的陶瓷颗粒的量小于80％，则此步骤g)是必须的；h)可选地，机械加工和/或浸渍所述烧结制品；所述陶瓷颗粒能够部分地或完全地被等当量的转化成陶瓷颗粒的前体所替代，以在步骤c)之前获得所述陶瓷颗粒的集合体，和/或所述陶瓷颗粒能够部分地或完全地被等当量的陶瓷前体的相同形状的颗粒所替代，所述陶瓷前体在步骤f)或步骤g)中转化成陶瓷，所述可取向的颗粒的形式被确定使得所述可取向的颗粒的取向在步骤c)中凝固的作用下得到大孔预成型体，所述功能的强度在所考虑的方向上是可变的。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：沙利文·德维尔，弗洛里安·布维尔，
申请(专利权)人：法商圣高拜欧洲实验及研究中心，国家科学研究中心，
类型：发明
国别省市：法国;FR