一种吸波复相陶瓷及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种吸波复相陶瓷及其制备方法，该吸波复相陶瓷包括具有多孔结构的基体，以及填充于基体孔隙中的SiC纳米线和碳簇；基体为具有多孔结构的稀土硅盐酸陶瓷。本发明专利技术中的吸波复相陶瓷中的基体稀土硅酸盐陶瓷呈现多孔及粉末状骨骼结构，而位于基体孔隙结构中的SiC纳米线和碳簇使得吸波复相陶瓷生成异质界面、缺陷和非晶结构，从而增强吸波复相陶瓷对电磁波吸收性能。瓷对电磁波吸收性能。瓷对电磁波吸收性能。

【技术实现步骤摘要】
一种吸波复相陶瓷及其制备方法


[0001]本专利技术涉及吸波材料
，具体涉及一种吸波复相陶瓷及其制备方法。

技术介绍

[0002]当前，无线通信的快速发展，智能家居、交通和医疗设备的日益普及，给快节奏的社会带来了便利。同时，大量的电子设备也大大增加了电磁辐射，造成了严重的电磁污染问题。这些电磁污染不仅干扰电气设备的运行，而且对人体健康和自然环境有害。为此，开发高性能的电磁波吸收材料，将入射电磁波转化为热或通过界面将其耗散，具有十分重要的意义。而且，随着吸波材料在军事武器上的广泛应用，对高温和水氧环境的发展在抗氧化和耐腐蚀方面对电磁波的强吸收提出了更高的要求。
[0003]目前，传统的陶瓷基体具有相对较高的介电常数实部，大量的电磁波会在材料表面反射，不能使电磁波尽可能进入材料内部被吸收，并且无法应用于恶劣环境的问题。
[0004]基于此，一种对电磁波具有优异吸收性能的材料亟需研发。

技术实现思路

[0005]为了解决现有陶瓷基体的电磁波会在材料表面反射，不能使电磁波尽可能进入材料内部被吸收，并且无法应用于恶劣环境的问题，本专利技术的目的之一是提供一种吸波复相陶瓷。
[0006]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：
[0007]一种吸波复相陶瓷，包括具有多孔结构的基体，以及填充于基体孔隙中的SiC纳米线和碳簇；
[0008]基体为具有多孔结构的稀土硅盐酸陶瓷。
[0009]本专利技术的有益效果为：本专利技术中的吸波复相陶瓷中的基体稀土硅酸盐陶瓷呈现多孔及粉末状骨骼结构，而位于基体孔隙结构中的SiC纳米线和碳簇使得吸波复相陶瓷生成异质界面、缺陷和非晶结构，从而增强吸波复相陶瓷的电磁波吸收性能。
[0010]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进：
[0011]进一步地，吸波复相陶瓷中SiC纳米线和碳簇的质量分数之和为8.2～29.1wt％。
[0012]采用上述进一步技术方案的有益效果为：本专利技术中该质量分数范围内的吸波复相陶瓷对电磁波具有较好的吸收性能。
[0013]进一步地，稀土硅酸盐陶瓷为Yb2Si2O7陶瓷。
[0014]本专利技术的目的之二是提供一种吸波复相陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
[0015]步骤1、将溶液A加入到溶液B并搅拌制得凝胶C，将凝胶C干燥后进行高温煅烧，得到硅酸盐陶瓷前驱体；其中，溶液A中包括稀土盐，溶液B中包括硅酸乙酯；
[0016]步骤2、将硅酸盐陶瓷前驱体与粘结剂均匀混合得到混合物D，将混合物D压制成型并烧结得到具有多孔结构的稀土硅酸盐陶瓷；
[0017]步骤3、将稀土硅酸盐陶瓷浸渍在溶液E中，浸渍后的稀土硅酸盐陶瓷在无氧的条
件下依次进行固化和热裂解制得；其中，溶液E中包括聚碳硅烷和催化剂。
[0018]本专利技术的有益效果为：本专利技术中关于YbSiOC陶瓷的制备方法具有工艺简单以及易于实施的特点，适合于规模化工业生产应用；并且，采用本专利技术中的方法制备的YbSiOC陶瓷呈现多孔性质及粉末状骨骼结构，SiC呈纳米晶相、涡轮相和非晶态相均匀地分布在基体Yb2Si2O7陶瓷中，在外部交变电磁场下，复相陶瓷中残余缺陷和纳米异质界面将产生极化损耗，增强电磁波吸收性能。
[0019]进一步地，步骤1中稀土盐为Yb(NO3)3·
6H2O；Yb(NO3)3·
6H2O与硅酸乙酯的摩尔比1:1～1:1.5。
[0020]进一步地，步骤1中凝胶C干燥的条件为：先在70～90℃下干燥20～30h，然后继续在110～150℃下干燥11～13h；步骤1高温煅烧条件为：在1100～1200℃下热处理2～4h。
[0021]进一步地，步骤2中硅酸盐陶瓷前驱体与粘结剂的质量比为3:0.7～1.1；步骤2中的粘结剂为聚乙烯醇；步骤2中烧结的条件为：空气中于1500～1600℃下烧结2～3h。
[0022]进一步地，步骤3中溶液E中催化剂的质量分数为1wt％，溶液E中聚碳硅烷质量分数为20～30wt％；催化剂为Co(NO3)2。
[0023]采用上述进一步技术方案的有益效果为：本专利技术中聚碳硅烷质量分数为20～30wt％可确保更多的聚碳硅烷浸渍入多孔的稀土硅酸盐陶瓷中，可避免浓度过高浸渍后聚碳硅烷导致多孔的稀土硅酸盐陶瓷基体堵塞，同时也避免浓度过低，浸渍后的聚碳硅烷容易从多孔的稀土硅酸盐陶瓷中流出；而催化剂为Co(NO3)2利于在无氧热裂解过程中SiC纳米线的生成。
[0024]进一步地，步骤3中的浸渍条件为：在真空中浸渍25～35min；步骤3中固化处理的条件为：在100～150℃的温度下无氧处理2～3h；步骤3中无氧热裂解条件为：在氩气氛围中，于温度为1100～1550℃下热裂解2～3h。
[0025]采用上述进一步技术方案的有益效果为：本专利技术中无氧固化即可避免浸渍的到稀土硅酸盐多孔陶瓷中溶液E流出，同时也避免聚碳硅烷在氧气的作用下发生反应，生成其它杂质；
[0026]而在1100～1550℃的范围内进行无氧热裂解，避免热裂解温度低于1100℃时，聚碳硅烷聚是一种非晶的物质存在，无法形成SiC纳米线。
[0027]进一步地，制备方法还包括将步骤3重复至少5次。
[0028]本专利技术具有以下有益效果：
[0029]1、本专利技术采用具有较低介电常数的多孔Yb2Si2O7陶瓷作为吸波复相陶瓷的基体，通过聚碳硅烷(PCS)的前驱体渗透热解(PIP)合成的YbSiOC复合陶瓷具有优异的电磁波吸收性能；另外，通过控制前驱体渗透热解(PIP)循环次数来控制SiCnws和碳簇的含量，制备出可调介电常数和电磁波吸收特性的YbSiOC复合相陶瓷；并且，根据本申请后续测试可知，当吸波复相陶瓷中的SiCnws和碳簇的质量分数之和高于28.2wt％时，YbSiOC陶瓷可以吸收99.99％的电磁波。
[0030]2、本专利技术中的制备方法过程简便、易于实施，适合于规模化工业生产应用。并且其制备的吸波复相陶瓷呈现多孔性质及粉末状骨骼结构，SiC呈纳米晶相、涡轮相和非晶态相均匀地分布在基体Yb2Si2O7陶瓷中，在外部交变电磁场下，复相陶瓷中残余缺陷和纳米异质界面将产生极化损耗，增强电磁波吸收性能。
附图说明
[0031]图1为Yb2Si2O7陶瓷以及本专利技术制备的吸波复相陶瓷(YbSiOC陶瓷)的SEM图，其中，(a)为PIP
‑
0制备的Yb2Si2O7陶瓷的SEM图，(b)为PIP
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1制备的YbSiOC陶瓷的SEM图，(c)为PIP
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2制备的YbSiOC陶瓷的SEM图，(d)为PIP
‑
3制备的YbSiOC陶瓷的SEM图，(e)为PIP
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4制备的YbSiOC陶瓷的SEM图，(f)
‑
(h)为PIP
‑
5制备的YbSiOC陶瓷的SEM图；
[0032]图2为本专利技术制备的吸波复相陶瓷(YbSiOC本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种吸波复相陶瓷，其特征在于，包括具有多孔结构的基体，以及填充于所述基体孔隙中的SiC纳米线和碳簇；所述基体为具有多孔结构的稀土硅盐酸陶瓷。2.根据权利要求1所述的吸波复相陶瓷，其特征在于，所述吸波复相陶瓷中SiC纳米线和碳簇的质量分数之和为8.2～29.1wt％。3.根据权利要求1或2所述的吸波复相陶瓷，其特征在于，所述稀土硅酸盐陶瓷为Yb2Si2O7陶瓷。4.权利要求1～3任一项所述吸波复相陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、将溶液A加入到溶液B并搅拌制得凝胶C，将凝胶C干燥后进行高温煅烧，得到硅酸盐陶瓷前驱体；其中，所述溶液A中包括稀土盐，所述溶液B中包括硅酸乙酯；步骤2、将硅酸盐陶瓷前驱体与粘结剂均匀混合得到混合物D，将混合物D压制成型并烧结得到具有多孔结构的稀土硅酸盐陶瓷；步骤3、将稀土硅酸盐陶瓷浸渍在溶液E中，浸渍后的稀土硅酸盐陶瓷在无氧的条件下依次进行固化和热裂解制得；其中，所述溶液E中包括聚碳硅烷和催化剂。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1中稀土盐为Yb(NO3)3·
6H2O；所述Yb(NO3)3·
6H2O与硅酸乙酯的...

【专利技术属性】
技术研发人员：阳申全，周春林，唐路，魏汉军，赵峰，王清远，
申请(专利权)人：成都大学，
类型：发明
国别省市：