The invention discloses a preparation method of graphene-based ceramic composite material with high toughness and bionic structure. The method uses electrostatic field freeze-drying method to prepare layered porous ceramic embryo body and vacuum infiltration process to make graphene completely infiltrate into the pore of prefabricated embryo. After microwave sintering under inert gas protection, graphene is crystallized and coated on the surface of ceramic crystal. Graphene-based ceramic composites with layered shell-like structure and continuous micro-distribution were formed. Compared with traditional ceramics, the composite ceramics has high density and fracture toughness. At the same time, it synergizes the excellent properties of graphene and significantly improves the thermal and electrical properties of the material. It has great application value in transportation, construction, aerospace, military and other fields.
【技术实现步骤摘要】
一种高韧性仿生结构石墨烯基陶瓷复合材料的制备方法
本专利技术涉及一种石墨烯基陶瓷复合材料的制备方法,属于功能陶瓷材料材料制备及应用
技术介绍
对于陶瓷材料的仿贝壳结构研究,一般采用轧膜、流延成型、离心浇铸、电泳沉积等,其结构设计还不够精细,基本上是简单的平行层结构叠加,界面层状况对材料强度影响很大,很容易引起层开裂等情况,在制造过程中还有许多问题有待解决。
技术实现思路
本专利技术公开了一种高韧性仿生结构石墨烯基陶瓷复合材料。该制备方法通过石墨烯结晶并包覆于陶瓷晶体表面,形成高致密度、高刚度、高断裂韧性的仿贝壳层状结构复合材料,大幅改善由界面层结合强度不匹配引起的开裂、强度低等缺点,此外,还可促进石墨烯协同陶瓷材料以提升复合材料的导热性能及电学性能,在移动通信、军事、船舶、航空航天等领域有着巨大的应用潜力。本专利技术技术方案是这样实现的:一种高韧性仿生结构石墨烯基陶瓷复合材料的制备方法,具体步骤如下:步骤一、分别制备陶瓷浆料和石墨烯浆料;步骤二、以步骤一所制备得到的陶瓷浆料为原料,采用静电场冷冻干燥法制备层状多孔陶瓷胚体,得到开孔三维网状陶瓷材料骨架预制胚;步骤三、通过真空浸润工艺处理,将步骤二制备得到的开孔三维网状陶瓷材料骨架预制胚浸润于步骤一所制备得到的石墨烯浆料中,使得石墨烯完全浸渗入预制胚的孔隙中;步骤四、采用惰性气体保护微波烧结步骤三中浸润有石墨烯的预制胚,石墨烯结晶并包覆嵌于陶瓷晶体表面,形成微观连续分布的仿生结构石墨烯基陶瓷复合材料。进一步的,步骤一中制备陶瓷浆料的陶瓷粉为碳化硅、氮化硅中的一种,其平均粒径为200nm~5μm。进一步的 ...
【技术保护点】
1.一种高韧性仿生结构石墨烯基陶瓷复合材料的制备方法,其特征在于:具体步骤如下:步骤一、分别制备陶瓷浆料和石墨烯浆料;步骤二、以步骤一所制备得到的陶瓷浆料为原料,采用静电场冷冻干燥法制备层状多孔陶瓷胚体,得到开孔三维网状陶瓷材料骨架预制胚;步骤三、通过真空浸润工艺处理,将步骤二制备得到的开孔三维网状陶瓷材料骨架预制胚浸润于步骤一所制备得到的石墨烯浆料中,使得石墨烯完全浸渗入预制胚的孔隙中;步骤四、采用惰性气体保护微波烧结步骤三中浸润有石墨烯的预制胚,石墨烯结晶并包覆嵌于陶瓷晶体表面,形成微观连续分布的仿生结构石墨烯基陶瓷复合材料。
【技术特征摘要】
1.一种高韧性仿生结构石墨烯基陶瓷复合材料的制备方法,其特征在于:具体步骤如下:步骤一、分别制备陶瓷浆料和石墨烯浆料;步骤二、以步骤一所制备得到的陶瓷浆料为原料,采用静电场冷冻干燥法制备层状多孔陶瓷胚体,得到开孔三维网状陶瓷材料骨架预制胚;步骤三、通过真空浸润工艺处理,将步骤二制备得到的开孔三维网状陶瓷材料骨架预制胚浸润于步骤一所制备得到的石墨烯浆料中,使得石墨烯完全浸渗入预制胚的孔隙中;步骤四、采用惰性气体保护微波烧结步骤三中浸润有石墨烯的预制胚,石墨烯结晶并包覆嵌于陶瓷晶体表面,形成微观连续分布的仿生结构石墨烯基陶瓷复合材料。2.根据权利要求1所述的一种高韧性仿生结构石墨烯基陶瓷复合材料的制备方法,其特征在于:步骤一中制备陶瓷浆料的陶瓷粉为碳化硅、氮化硅中的一种,其平均粒径为200nm~5μm。3.根据权利要求1所述的一种高韧性仿生结构石墨烯基陶瓷复合材料的制备方法,其特征在于:步骤一中所制备的陶瓷浆料,溶剂采用水,陶瓷固含量为10~50%;分散剂采用十二烷基磺酸钠、聚丙烯酸铵、聚乙二醇对异辛基苯基醚中的一种,添加质量分数量为0.1...
【专利技术属性】
技术研发人员:张燕萍,赵志国,
申请(专利权)人:上海利物盛企业集团有限公司,
类型:发明
国别省市:上海,31
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