多孔陶瓷复合物颗粒及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种复合物颗粒和制备其的方法。复合物颗粒可具有适当水平的粒径，并且当在高温下的涂覆工艺中应用复合物颗粒时，其可以保持稳定的形状和内部孔结构。

Porous ceramic composite particle and preparation method thereof

The present invention discloses a composite particle and a process for preparing the same. The composite particles can have an appropriate particle size and can maintain a stable shape and internal pore structure when composite particles are applied in the coating process at high temperatures.

【技术实现步骤摘要】
多孔陶瓷复合物颗粒及其制备方法相关申请的交叉引用本申请要求2015年12月15日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2015-0179490号的优先权权益，其全部内容引入在此以供参考。
本专利技术涉及一种复合物颗粒和方法。复合物颗粒可以具有合适的直径，并且在应用于高温等下的涂覆工艺中时可以保持稳定的形状和内部多孔结构。
技术介绍
内燃机是指其中由燃料的燃烧产生的燃烧气体直接施用于活塞或涡轮叶片等，以将燃料具有的热能转变为机械功的发动机。这样的发动机通常是指往复式发动机，其中燃料与空气的混合气体在气缸内部点燃并引爆以推动活塞，但是燃气涡轮、喷气发动机和火箭发动机等也被包括在内作为内燃机。根据燃料的种类，可以将内燃机分为燃气发动机、汽油发动机、石油发动机、柴油发动机等。例如，石油发动机、燃气发动机和汽油发动机通过来自火花塞的电火花点燃，而柴油发动机将燃料注入高温高压空气中以自发地将燃料点燃。根据活塞的冲程和运动，内燃机还可以是4-冲程或2-冲程循环型。通常，已知车辆的内燃机具有约15％至35％的热效率，但即使在内燃机的最大热效率下，总热能的约60％或更多因通过内燃机壁向外部排放的热能、废气等而被消耗。因此，当减少通过内燃机壁排放至外部的热能的量时，内燃机的效率可以得到提高。因此，已经使用了向内燃机的外部安装隔热材料、或者改变内燃机的部分材料或结构、或者开发内燃机冷却系统的方法。特别地，当使内燃机中产生的热量通过其壁向外部的排放最小化时，则可以提高内燃机的效率和车辆的燃料效率。然而，关于能够在反复施加高温高压的内燃机内部长时间保持的隔热材料、隔热结构等，尚未积极地进行足够的研究。因此，存在开发具有优异的低热导率和耐热性并且在被应用于内燃机时能够被长时间保持的新型隔热材料的需要。
技术实现思路
在优选的方面，本专利技术提供了一种复合物颗粒，其可以包括内部孔并且由陶瓷基材料制成。复合物颗粒可以形成为保持合适的平均粒径范围，使得在应用于高温等下的涂覆过程中时，复合物颗粒可以保持稳定的形状和内部孔结构。在一方面，本公开提供了一种多孔陶瓷复合物颗粒。复合物颗粒可以包含内部孔，因此在下文中，除非另外特别指明，复合物颗粒也是指多孔陶瓷复合物颗粒。复合物颗粒可以包括：气凝胶和陶瓷化合物。在某些优选的实施方式中，复合物颗粒可以适当地包括直径为约100nm至40,000nm的孔(内部孔)。优选地，陶瓷复合物颗粒可以具有约50μm至500μm的平均直径。如本文所用，术语“气凝胶”是指包含孔的固体或半固体材料(例如凝胶)。具体地，气凝胶中的孔可被气体或空气填充。优选地，气凝胶中的孔可以具有各种不同的尺寸分布和尺寸范围、各种不同的形状和各种不同的孔隙率等。气凝胶可以不特别限定为具体的材料，优选地，本专利技术的气凝胶可以包括二氧化硅、碳或有机聚合物作为主要成分，即，大于50wt％的气凝胶可以适当地包括二氧化硅、碳和/或有机聚合物。如本文所用，术语“孔”是指在材料或基质内部形成的空位、孔洞或腔室。孔的大小或形状可以不受特别限制。优选地，可用平均粒径而不是孔的特定形状定义多孔陶瓷复合物中包括的孔。在复合物颗粒中，可以在气凝胶与陶瓷化合物之间形成键。气凝胶可以是直径为约1μm至5μm的气凝胶粉末。陶瓷化合物可以是直径为约1μm至5μm的陶瓷粉末。优选地，陶瓷化合物可以包括一种或多种选自硅(Si)、铝(Al)、钛(Ti)、锆(Zr)、钙(Ca)、镁(Mg)、钇(Y)和铈(Ce)的金属的氧化物。气凝胶可以包括直径为约1nm至500nm的纳米孔。如本文所用，术语“纳米孔”是指可以具有纳米级平均直径的空位、洞、孔或腔室，例如，至多999nm、900nm、800nm、700nm、600nm、500nm，或特别地约1nm至500nm。优选地，复合物颗粒可以具有约30％或更大的孔隙率。进一步提供了一种可以包括本文所述的复合物颗粒的车辆部件。例如，车辆部件可以是在其内表面上涂覆有复合物颗粒的内燃机或者在其上涂覆有复合物颗粒的内燃机组件。另一方面，本专利技术提供了一种制备多孔陶瓷复合物颗粒的方法。该方法可以包括以下步骤：将包括气凝胶和陶瓷化合物的混合物喷洒至以约1000rpm至20000rpm的速度旋转的基底；以及在约500℃至1500℃的温度对喷洒所得的产物进行热处理。可以将混合物喷洒至基底上。优选地，基于混合物的总体积，混合物中的固体含量以体积计可以为约40％-60％。此外，基于100重量份的包括在混合物中的陶瓷化合物，气凝胶的含量可以为约50-500重量份。优选地，陶瓷化合物可以包括至少一种选自硅(Si)、铝(Al)、钛(Ti)、锆(Zr)、钙(Ca)、镁(Mg)、钇(Y)和铈(Ce)的金属的氧化物。气凝胶可以包括直径约为1-500nm的纳米孔。热处理可以进行约1小时至10小时。方法还可以包括在喷洒步骤之前将气凝胶和陶瓷化合物磨碎。此外，方法还可以包括在热处理步骤之前，在约100-300℃的温度下对喷洒所得的产物进行干燥。本专利技术的其他方面在下文中公开。根据本专利技术，多孔陶瓷复合物颗粒可以具有适当范围的粒径(平均直径)，并且当被应用至高温涂覆过程时可以保持稳定的形状和内部孔结构。附图说明图1显示了根据本专利技术示例性实施方式的在实施例1中制备的示例性多孔陶瓷复合物颗粒的表面FE-SEM图。图2显示了根据本专利技术示例性实施方式的在实施例1中制备的示例性多孔陶瓷复合物颗粒的截面FE-SEM图。图3显示了根据本专利技术示例性实施方式的在实施例1中制备的示例性多孔隔热涂层的截面FE-SEM图。图4显示了比较例2中制备的隔热涂层的截面FE-SEM图。图5显示了根据本专利技术示例性实施方式的在实施例1中使用的示例性气溶胶的截面FE-SEM图。具体实施方式本文所用的术语仅是出于描述特定的示例性实施方式的目的，而不意在限制本专利技术。除非上下文另有清楚的说明，如本文所用，单数形式的“一”、“一个”和“该”也意味着包括复数形式。将进一步理解的是，当用在本说明书中时，术语“包括”和/或“包含”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元素和/或组件，但不排除一种或多种其他特征、整数、步骤、操作、元素和/或组件的存在或加入。如本文所用，术语“和/或”包括一种或多种相关所列项目的任何和所有组合。除非具体规定或从上下文显而易见，如本文所用，术语“约”被理解为在本领域正常偏差范围内，例如在平均值的2个标准差之内。“约”可以理解为在所述数值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％内。除非另外从上下文清楚得到，本文提供的所有数值都由术语“约”修饰。应理解，本文使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语包括通常的机动车，例如，包括多功能运动车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商务车的客车，包括各种船只和船舶的水运工具，飞行器等等，并且包括混合动力车、电动车、插入式混合动力电动车、氢动力车和其它代用燃料车(例如，来源于石油以外的资源的燃料)。如本文所提到的，混合动力车是具有两种或多种动力源的车辆，例如，具有汽油动力和电动力的车辆。本专利技术提供了一种包括气凝胶和陶瓷化合物的多孔陶瓷复合物颗粒。具体地，多孔陶瓷复合物颗粒可以包括直径为约100-40,000本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多孔陶瓷复合物颗粒，其包括：气凝胶；和陶瓷化合物，其中所述复合物颗粒包括直径为100‑40,000nm的孔，其中所述陶瓷复合物颗粒具有50‑500μm的平均直径。

【技术特征摘要】
2015.12.15 KR 10-2015-01794901.一种多孔陶瓷复合物颗粒，其包括：气凝胶；和陶瓷化合物，其中所述复合物颗粒包括直径为100-40,000nm的孔，其中所述陶瓷复合物颗粒具有50-500μm的平均直径。2.根据权利要求1所述的多孔陶瓷复合物颗粒，其中在所述气凝胶与所述陶瓷化合物之间形成键。3.根据权利要求1所述的多孔陶瓷复合物颗粒，其中所述气凝胶是直径为1-5μm的气凝胶粉末。4.根据权利要求1所述的多孔陶瓷复合物颗粒，其中所述陶瓷化合物是直径为1-5μm的陶瓷粉末。5.根据权利要求1所述的多孔陶瓷复合物颗粒，其中所述陶瓷化合物包括一种或多种选自硅Si、铝Al、钛Ti、锆Zr、钙Ca、镁Mg、钇Y和铈Ce的金属的氧化物。6.根据权利要求1所述的多孔陶瓷复合物颗粒，其中所述气凝胶包括直径为1-500nm的纳米孔。7.根据权利要求1所述的多孔陶瓷复合物颗粒，其中所述复合物颗粒具有约30％或更高的孔隙率。8.一种车辆部件，其包括根据权利要求1所述的多孔陶瓷复合物颗粒。9.根据权利要求8所述的车辆部件，其中所述车辆部件是在其内表面上涂覆有所述复合物颗粒的内燃机或者涂覆有...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪雄杓，吕寅雄，白洪吉，卢水晶，吴昇贞，李昇祐，金甫炅，
申请(专利权)人：现代自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR