一种空心陶瓷微球制造技术

本实用新型专利技术提供一种空心陶瓷微球，包括球形的基体层，分布在所述基体层上且贯穿所述基体层的微孔，以及位于所述基体层内部的纳米线，所述纳米线自所述基体层内壁开始向内生长，错乱分布于空心陶瓷微球的空心部分，交联在一起形成三维网络结构。在现有技术中空心陶瓷微球因陶瓷材料的特性，在高温、高压工作环境下容易出现破损，失去其应用价值，本实用新型专利技术提供一种在空心部分生长纳米线的空心陶瓷微球，具有韧性好、强度高的优良性能，有效解决了空心陶瓷微球易破损的问题，同时因纳米线使传导热的速度变慢，提升了空心陶瓷微球的隔热保温性能。

A kind of hollow ceramic microsphere

【技术实现步骤摘要】
一种空心陶瓷微球
本技术属于结构材料领域，特别涉及一种空心陶瓷微球。
技术介绍
空心陶瓷微球是一种新型无机非金属球形材料，具有轻质、隔热、耐高温等优异特性，可以作为特殊的结构和功能材料，在航天航空、深海探测、激光骤变、储氢、药物诊断等领域具有非常广泛的应用。然而因空心陶瓷微球球壳层往往很薄或是在微观上呈多孔的结构，从而导致其机械性能较差，使得空心陶瓷微球在高温、高压工作环境下容易出现破损，失去其应用价值，因此有必要提供一种韧性好、强度高的空心陶瓷微球。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种韧性好、强度高的空心陶瓷微球，旨在解决现有技术中空心陶瓷微球易破损的技术问题。本技术提供一种空心陶瓷微球，包括球形的基体层，分布在所述基体层上且贯穿所述基体层的微孔，以及位于所述基体层内部的纳米线，所述纳米线自所述基体层内壁开始向内生长，错乱分布于空心陶瓷微球的空心部分，交联在一起形成三维网络结构。进一步地，所述纳米线为碳化硅纳米线。进一步地，所述基体层为碳化硅层、碳化硼层、碳化锆层或氧化锆层中任一种。进一步地，所述基体层外壁还附着一层陶瓷涂层，用于对所述空心陶瓷微球进行封孔和保护。进一步地，所述陶瓷涂层为碳化硅涂层或氧化硅涂层中任一种。进一步地，所述纳米线直径为10nm-50nm，长度为100nm-2μm。进一步地，所述空心陶瓷微球直径为500nm-10μm，所述基体层壁厚为50nm-1μm。进一步地，所述微孔的直径为2nm-10nm，数量为10-100个。本技术通过在传统的空心陶瓷微球内部生长纳米线，根据纳米线的特性，且内部纳米线交联在一起形成三维网络结构，当空心陶瓷微球受到冲击时，这种三维网络结构起到缓冲和指正的作用，使空心陶瓷微球增韧增强，解决陶瓷材料易碎的问题。同时，本技术提供的空心陶瓷微球因增加了纳米线3，传导热的速度变慢，作为隔热材料，其隔热保温性能大大提升。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是空心陶瓷微球的结构示意图。图中标记的含义为：1-基体层，2-微孔，3-纳米线，4-陶瓷涂层。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。需说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。为了说明本技术所述的技术方案，以下结合具体附图及实施例进行详细说明。请参阅图1，本技术实施例提供一种空心陶瓷微球，包括球形的基体层1，分布在基体层1上且贯穿基体层1的微孔2，以及位于基体层1内部的纳米线3，纳米线3自基体层1内壁开始向内生长，错乱分布于空心陶瓷微球的空心部分，交联在一起形成三维网络结构。本实施例的空心陶瓷微球在基体层1沉积完成后，通过激光打孔技术在基体层1上贯穿出微孔2，便于后续空心陶瓷微球空心部分的制备，以及纳米线3的生长。本实施例的空心陶瓷微球相比于现有的空心陶瓷微球在内部空心部分生长着纳米线3，纳米线3自基体层1内壁生长在空心陶瓷微球内部，内部纳米线3交联在一起形成三维网络结构，当空心陶瓷微球受到冲击时，这种三维网络结构可以起到缓冲和指正的作用，从而起到增强增韧的效果，解决其机械性能较差，在高温、高压工作环境下容易出现破损的问题，提供了一种韧性好、强度高的空心陶瓷微球，另外加了纳米线3，传导热的速度变慢，本实施例的空心陶瓷微球可作为优良的隔热材料。作为本实施方式的进一步优选，纳米线3为碳化硅纳米线。碳化硅纳米线具有高强度和高硬度，碳化硅纳米线的杨氏模量为610GPa-660GPa，接近理论预测值，纳米线的最大弯曲度为53.4GPa，是微米晶须的两倍，因此碳化硅纳米线能很好的满足空心陶瓷微球增强增韧的要求。作为本实施方式的进一步优选，基体层1为碳化硅层、碳化硼层、碳化锆层或氧化锆层中任一种。陶瓷材料根据性能不同又分为传统陶瓷材料、高性能陶瓷材料、功能陶瓷材料等，本实施例的空心陶瓷微球选用碳化硅、碳化硼、碳化锆或氧化锆中任一种高性能陶瓷材料，以确保其优异的力学、物化性能在各领域内的应用。在制备空心陶瓷微球的基体层1时，制备工艺不同，可以得到不同的陶瓷层。以碳化硅层为例：沉积炉温度升至1500℃，通入氢气和三氯甲基硅烷(MTS)的混合气体，沉积获得碳化硅层。以碳化锆层为例：沉积炉温度升至1400℃，通入甲烷、氯化锆、氢气，沉积获得碳化锆层。同理，碳化硼层和氧化锆层的制备也是在高温下，通入对应的混合气体，经一段时间的沉积反应获得。作为本实施方式的进一步优选，基体层1外壁还附着一层陶瓷涂层4，用于对空心陶瓷微球进行封孔和保护。作为本实施方式的进一步优选，陶瓷涂层4为碳化硅涂层或氧化硅涂层中任一种。当纳米线3生长完成，可在基体层1外壁再沉积一层碳化硅涂层或氧化硅涂层作为陶瓷涂层4，用于对基体层1上的微孔2进行封闭处理，以及对空心陶瓷微球进行保护。以碳化硅层为基体层为例，本实施例空心陶瓷微球的制备方法，包括如下步骤：步骤1：提供金属球或金属氧化物球作为空心陶瓷微球的核芯；步骤2：将上述金属球或金属氧化物球放入高温流化床化学气相沉积装置中，使核芯上沉积形成热解碳层；步骤3：沉积炉温度升至1500℃，通入氢气和三氯甲基硅烷(MTS)的混合气，沉积速率0.3μm/min，获得碳化硅层，形成基体层1；步骤4：激光在基体层1上打出微孔2；步骤5：将上述样品进行高温氧化热处理，使得核芯与碳层汽本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种空心陶瓷微球，其特征在于，包括球形的基体层(1)，分布在所述基体层(1)上且贯穿所述基体层(1)的微孔(2)，以及位于所述基体层(1)内部的三维网络结构；所述三维网络结构包括多根纳米线(3)，多根所述纳米线(3)从所述基体层(1)内壁向内延伸交错分布。/n

【技术特征摘要】
1.一种空心陶瓷微球，其特征在于，包括球形的基体层(1)，分布在所述基体层(1)上且贯穿所述基体层(1)的微孔(2)，以及位于所述基体层(1)内部的三维网络结构；所述三维网络结构包括多根纳米线(3)，多根所述纳米线(3)从所述基体层(1)内壁向内延伸交错分布。


2.如权利要求1所述的空心陶瓷微球，其特征在于，所述纳米线(3)为碳化硅纳米线。


3.如权利要求1所述的空心陶瓷微球，其特征在于，所述基体层(1)为碳化硅层、碳化硼层、碳化锆层或氧化锆层中任一种。


4.如权利要求1所述的空心陶瓷微球，其特征在于，所述基体层(1)外壁还附着一层陶...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘佳宝，万强，柴攀，其他发明人请求不公开姓名，
申请(专利权)人：湖南德智新材料有限公司，
类型：新型
国别省市：湖南;43