一种类磁力线状碳化硅及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于无机非金属材料制备技术领域，具体涉及一种类磁力线状碳化硅及其制备方法和应用。本发明专利技术选择的烧结方式为微波烧结，由于微波自身的等离子体效应可以加快原料的反应，通过微波的磁场和磁性金属相互作用制备出磁力线状的碳化硅；同时，相对于传统的烧结方式，微波加热是对原料整体加热，内外受热均匀，摆脱了传统加热中原料内外受热不均匀的缺点，且微波加热时间短、制备速率快、效率高、提高能源利用效率、环保节能。环保节能。环保节能。

【技术实现步骤摘要】
一种类磁力线状碳化硅及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于无机非金属材料制备
，具体涉及一种类磁力线状碳化硅及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]碳化硅(SiC)作为第三代半导体材料，强度高、硬度大、具有较高的弹性模量、化学稳定性好，被广泛应用于磨料磨具、耐火材料、冶金和高温结构陶瓷等领域；除此之外，碳化硅的高温电性能优良，并且具有较宽的能带间隙，可以用作高温设备的电加热体材料和新一代高功率、高频率的半导体材料；而且碳化硅的导电、导热性能好，可以用作发热体和换热器材料；而且碳化硅具有荧光性能，可以用作高灵敏度、高精确度、高可靠性的芯片光子器件，是新科技革命和产业变革的核心材料。
[0003]目前，许多研究者都在积极尝试选用不同原料、采用不同方法，探索制备特殊形貌碳化硅的新工艺；现有制备碳化硅的方法主要有4种方法：前驱体转化法、化学气相沉积法、超微细粉高温烧结法和活性炭纤维转化法，但以上方法均采用传统的加热方式(如马弗炉、管式炉、热压炉)，且需要封闭的环境、高温、一定的压力、不活泼气体的填充等，技术复杂、烧结环境要求苛刻，不适宜大规模制备。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种类磁力线状碳化硅及其制备方法和应用，本专利技术提供的方法能够快速高效地制备出具有类磁力线状形貌结构的碳化硅。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种类磁力线状碳化硅的制备方法，包括以下步骤：
[0007]将硅源、碳源和磁性金属诱导材料混合后，依次进行成型和微波烧结，得到类磁力线状碳化硅。
[0008]优选的，所述碳源包括工业煤粉、活性炭、焦石油、蔗糖、葡萄糖、酚醛树脂和碳粉中的一种或几种。
[0009]优选的，所述硅源包括单质硅、无机硅化合物和有机硅化合物中的一种或几种。
[0010]优选的，所述磁性金属诱导材料包括磁性金属单质和/或磁性金属化合物。
[0011]优选的，所述碳源中碳元素和硅源中硅元素的摩尔比为(2～10):1；所述磁性金属诱导材料的质量为所述硅源、碳源和磁性金属诱导材料总质量的1～20％。
[0012]优选的，所述成型的方式包括压制成型或胶态成型。
[0013]优选的，所述微波烧结的输入功率为80～680kW；所述微波烧结的温度为600～1200℃；所述微波烧结的时间为0.5～8h。
[0014]优选的，所述微波烧结的加热频率为915MHz或2450MHz。
[0015]本专利技术还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的类磁力线状碳化硅，所述类磁力线状碳化硅呈现类磁力线状形貌结构。
[0016]本专利技术还提供了上述技术方案所述类磁力线状碳化硅在导电线圈、磁性马达或发电机中的应用。
[0017]本专利技术提供了一种类磁力线状碳化硅的制备方法，包括以下步骤：将硅源、碳源和磁性金属诱导材料混合后，依次进行成型和微波烧结，得到类磁力线状碳化硅。本专利技术选择的烧结方式为微波烧结，由于微波自身的等离子体效应可以缩短原料的反应时间，通过微波与磁性金属诱导材料本身的磁场的相互耦合作用，促使碳化硅沿着磁力线方向生长，制备出具有类磁力线状形貌结构的碳化硅；同时，相对于传统的烧结方式，微波加热是对原料整体加热，内外受热均匀，摆脱了传统加热中原料受热不均匀的缺点，且微波加热时间短、速率快、烧结效率高，能够缩短制备时间、提高能源利用效率、环保节能。
附图说明
[0018]图1为实施例1制得的类磁力线状碳化硅的XRD图；
[0019]图2为实施例2制得的类磁力线状碳化硅的XRD图；
[0020]图3为实施例1制得的类磁力线状碳化硅的扫描电镜图；
[0021]图4为实施例2制得的类磁力线状碳化硅的扫描电镜图。
具体实施方式
[0022]本专利技术提供了一种类磁力线状碳化硅的其制备方法，包括以下步骤：
[0023]将硅源、碳源和磁性金属诱导材料混合后，依次进行成型和微波烧结，得到类磁力线状碳化硅。
[0024]如无特殊说明，本专利技术对所用制备原料的来源没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的市售商品即可。
[0025]本专利技术将硅源、碳源和磁性金属诱导材料混合，得到混合料。
[0026]在本专利技术中，所述碳源优选包括煤粉、活性炭、焦石油、蔗糖、葡萄糖、酚醛树脂和碳粉中的一种或几种，更优选为煤粉、葡萄糖或碳粉；当碳源为上述几种时，本专利技术对不同种类碳源的配比没有特殊限定，任意配比即可。
[0027]在本专利技术中，所述硅源优选包括硅单质、无机硅化合物和有机硅化合物中的一种或几种，更优选为硅单质或有机硅化合物；所述无机硅化合物优选包括硅酸钠、硅酸钾、硅酸钙和硅酸铝中的一种或几种，更优选为硅酸钠、硅酸钾、硅酸钙或硅酸铝；所述有机硅化合物优选包括硅烷、硅氧烷和有机硅高分子化合物中的一种或几种，更优选为正硅酸乙酯；当硅源为上述几种时，本专利技术对不同种类硅源的配比没有特殊限定，任意配比即可。
[0028]在本专利技术中，所述磁性金属诱导材料优选包括磁性金属单质和/或磁性金属化合物，更优选为铁粉、硝酸铁或氯化镍；当磁性金属诱导材料为上述几种时，本专利技术对不同种类磁性金属诱导材料的配比没有特殊限定，任意配比即可。
[0029]在本专利技术中，所述碳源和硅源为粉状原料时，所述粉状原料的粒径独立优选为120～500目，更优选为120～200目。
[0030]在本专利技术中，所述碳源中碳元素和硅源中硅元素的摩尔比优选为(2～10):1，更优选为(3～6):1；所述磁性金属诱导材料的质量优选为所述硅源、碳源和磁性金属诱导材料总质量的1～20％，更优选为1～5％。
[0031]本专利技术通过调节碳源、硅源及磁性金属剂量的配比，可得到多种尺寸、不同规格的类磁力线状碳化硅。
[0032]在本专利技术中，所述混合的方法优选包括球磨法、研磨法或机械搅拌法，更优选为球磨法；当所述混合的方法为球磨法时，本专利技术优选在所述混合的过程中加入研磨介质；所述研磨介质优选为乙醇或水；所述研磨介质的质量优选为所述硅源、碳源和磁性金属诱导材料总质量的20～200％，更优选为50～100％；所述球磨法的混合过程优选为将硅源和碳源共同加入至研磨介质中进行第一球磨，再加入铁粉进行第二球磨后，干燥，得到混合料；所述第一球磨和第二球磨的时间独立优选为1～40h，更优选为10～30h；所述干燥的温度优选为60～80℃；所述干燥的时间优选为6～12h。
[0033]在本专利技术中，当所述硅源为正硅酸乙酯时，所述混合的方法优选为机械搅拌法；所述混合的过程优选为将正硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水混合，于40℃水浴条件下机械搅拌2h后加入碳源，继续在水浴条件下机械搅拌1h后加入磁性金属诱导材料，再继续机械搅拌2h，最后使用氨水滴定直至形成凝胶，继续机械搅拌2h后，进行干燥，得到混合料；所述干燥的温度优选为60～80℃；所述干燥的时间优选为6～12h。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种类磁力线状碳化硅的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将硅源、碳源和磁性金属诱导材料混合后，依次进行成型和微波烧结，得到类磁力线状碳化硅。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳源包括煤粉、活性炭、焦石油、蔗糖、葡萄糖、酚醛树脂和碳粉中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硅源包括单质硅、无机硅化合物和有机硅化合物中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述磁性金属诱导材料包括磁性金属单质和/或磁性金属化合物。5.根据权利要求1～4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述碳源中碳元素和硅源中硅元素的摩尔比为(2～10):1；所述磁性金属诱...

【专利技术属性】
技术研发人员：张锐，张新月，关莉，郝稳定，王海龙，王湘力，高前程，范冰冰，
申请(专利权)人：郑州航空工业管理学院，
类型：发明
国别省市：