具有可回弹纳米纤维构架的陶瓷海绵材料及制备方法技术

本发明专利技术涉及新型多级孔材料、纳米纤维材料技术领域，提供了一种具有可回弹纳米纤维构架的陶瓷海绵材料及制备方法,所述制备方法以硅溶胶、水溶性炭黑及单质硅颗粒作为初始原料配制均匀稳定分散的悬浮体，利用经过预处理的有机泡沫作为模板，浸渍上述悬浮体并挤压或甩浆、干燥得到有机泡沫预制体，通过在不同气氛下进行反应烧结，最终得到具有可回弹特性的纳米纤维编织而成的多级孔结构陶瓷新材料。本发明专利技术具有低成本、无需高昂设备、工艺简单、高效合成、易于工业化生产的特点，所得纳米纤维编织陶瓷海绵综合性能优越：高气孔率、良好渗透性、高比表面积、可回弹、隔热、有机物吸附等特性。

【技术实现步骤摘要】
具有可回弹纳米纤维构架的陶瓷海绵材料及制备方法
本专利技术涉及新型多级孔材料、纳米纤维材料
，特别涉及一种具有可回弹纳米纤维构架的陶瓷海绵材料及制备方法。
技术介绍
近年来，具有高气孔率、高比表面积、超低体积密度、可靠的机械性能的多孔材料因其在隔热、催化、组织工程、储能、过滤以及环保等领域的优异表现受到了广泛关注。目前用于烟气排放或催化燃烧的处理过程中部分催化反应已经高于1000℃，而超音速汽车隔热材料工作温度已达到1200℃甚至更高，使得多孔材料在高温环境中的应用已日趋迫切。陶瓷材料具有高强度、优异的高温力学/化学稳定性等特点，然而其脆性以及缺陷敏感性限制了其在超轻、高弹性材料领域的发展。目前，研究学者通过高效的溶液吹塑法、化学气相沉积法等方式制备得到了涵盖TiO2、ZrO2、BaTiO3、Al2O3、Si3N4、SiC等多种体系的轻质耐高温三维陶瓷海绵，其结构由大量相互交错的陶瓷纤维组成，结果表明该材料具有超低的密度、高的能量吸收以及回弹特性，置于1300℃高温环境中压缩仍能保持良好的恢复力，耐高温性及低热导率等优异的综合性能本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有可回弹纳米纤维构架的陶瓷海绵材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法以硅溶胶、水溶性炭黑、单质硅为原料制备均匀分散的混合浆料；经过预处理的有机泡沫体浸渍于所述混合浆料，得到具有网状结构的泡沫预制坯体；将所述泡沫预制坯体烧结即得具有可回弹纳米纤维构架的陶瓷海绵材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有可回弹纳米纤维构架的陶瓷海绵材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法以硅溶胶、水溶性炭黑、单质硅为原料制备均匀分散的混合浆料；经过预处理的有机泡沫体浸渍于所述混合浆料，得到具有网状结构的泡沫预制坯体；将所述泡沫预制坯体烧结即得具有可回弹纳米纤维构架的陶瓷海绵材料。


2.如权利要求1所述的具有可回弹纳米纤维构架的陶瓷海绵材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
S1、以硅溶胶、水溶性炭黑、单质硅颗粒中的一种或多种作为原料加入到含有一定浓度粘结剂的水溶液中，通过超声分散或者球磨配制均匀分散的混合浆料；当原料为单一原料时不包括水溶性炭黑；
S2、有机泡沫体浸渍于NaOH溶液中进行碱处理，取出干燥后放入表面活性剂水溶液中进行表面改性，取出干燥后得到预处理的有机泡沫体；
S3、步骤S2处理后的有机泡沫体浸渍于步骤S1得到的混合浆料中进行挂浆处理，挤压排除多余的浆料、干燥处理，得到泡沫预制坯体；
S4、所述泡沫预制坯体在保护气氛下反应烧结，得到由纳米纤维编织而成的陶瓷海绵材料。


3.如权利要求2所述的具有可回弹纳米纤维构架的陶瓷海绵材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述硅溶胶含量占原料粉体总质量的0-100wt.％，粒径为10-100nm；
所述水溶性炭黑添加量占原料粉体总质量的0-20wt.％，粒径为10nm
-1.0μm；
所述单质硅颗粒添加量占原料粉体总质量的0-100wt.％，粒径为10nm-1.0μm；
所述混合浆料固相含量为10-70wt.％。


4.如权利要求2所述的具有可回弹纳米纤维构架的陶瓷海绵材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述粘结剂为羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇中的一种或者二种，所述粘结剂的加入量为所述混合浆料质量的0.1～3.0wt.％。


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【专利技术属性】
技术研发人员：张笑妍，张深根，丁云集，刘波，张柏林，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11