一种高熵稀土铌酸盐或钽酸盐陶瓷纤维及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高熵稀土铌酸盐或钽酸盐陶瓷纤维及其制备方法，包括如下步骤：将金属源、纺丝助剂和纺丝溶剂混合，配制成纺丝液，金属源、纺丝溶剂和纺丝助剂的质量比为0.5

【技术实现步骤摘要】
一种高熵稀土铌酸盐或钽酸盐陶瓷纤维及其制备方法


[0001]本专利技术属于高熵陶瓷材料
，具体涉及一种高熵稀土铌酸盐或钽酸盐陶瓷纤维及其制备方法。

技术介绍

[0002]这里的陈述仅提供与本专利技术相关的
技术介绍
，而不必然地构成现有技术。
[0003]高熵陶瓷是将多种组元按照等摩尔比或者近似等摩尔比进行固溶所形成的单一相固溶体。通过利用高熵固溶的四种核心效应(高熵效应、缓慢扩散效应、晶格畸变效应和鸡尾酒效应)，可以对陶瓷材料的力学、电学、热学等性能进行优化，以使其更加满足相关应用需求。
[0004]稀土铌酸盐或钽酸盐陶瓷具有良好的高温相稳定性、低热导率、较好的抗热震性能等特性，在热障涂层、高温防隔热、热密封等领域具有广泛的应用前景。研究表明，将高熵固溶引入稀土铌酸盐或钽酸盐陶瓷，制备成高熵稀土铌酸盐或钽酸盐陶瓷，可以调控热膨胀系数、进一步提高相稳定性并降低热导率。目前高熵稀土铌酸盐或钽酸盐陶瓷基本上通过固相球磨与高温煅烧相结合的方法制备，因此两者的存在形式主要为粉体和块体。块体高熵陶瓷存在脆性大、韧性差等缺点，限制了高熵稀土铌酸盐或钽酸盐陶瓷的应用。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种高熵稀土铌酸盐或钽酸盐陶瓷纤维及其制备方法。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下的技术方案：
[0007]第一方面，本专利技术提供了一种高熵稀土铌酸盐或钽酸盐陶瓷纤维的制备方法，包括如下步骤：
[0008]将金属源、纺丝助剂和纺丝溶剂混合，配制成纺丝液，金属源、纺丝溶剂和纺丝助剂的质量比为0.5
‑
1.5:10
‑
20:1；所述金属源包括至少三种稀土盐和氯化铌，或包括至少三种稀土盐和氯化钽；
[0009]将纺丝液通过静电纺丝制备前驱体纤维，对前驱体纤维进行高温热处理，热处理的温度为900
‑
1200℃，保温30
‑
180min，得到高熵稀土铌酸盐或钽酸盐陶瓷纤维；
[0010]所述稀土盐为稀土元素对应的盐酸盐和/或硝酸盐，稀土元素从钪、钇和镧系元素中选择。
[0011]第二方面，本专利技术提供一种高熵稀土铌酸盐或钽酸盐陶瓷纤维，由所述制备方法制备而成。
[0012]第三方面，本专利技术提供所述高熵稀土铌酸盐或钽酸盐陶瓷纤维在隔热和保温领域的应用。
[0013]本专利技术的一个或多个实施例取得的有益效果如下：
[0014](1)本专利技术首次制备出高熵稀土铌酸盐或钽酸盐陶瓷纤维，丰富了现有的陶瓷纤
维体系；
[0015](2)本专利技术所制备的高熵陶瓷纤维的固溶体形成温度低，在900℃就可以获得单相的高熵固溶体，且陶瓷纤维中各元素分布均匀；
[0016](3)本专利技术所制备的高熵陶瓷纤维的热导率可低至0.1W
·
m
‑1·
K
‑1，在隔热、保温等领域具有较广阔的应用前景。
附图说明
[0017]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0018]图1为本专利技术实施例1制备的高熵稀土铌酸盐陶瓷纤维的XRD图谱；
[0019]图2为本专利技术实施例1制备的高熵稀土铌酸盐陶瓷纤维的扫描电镜形貌图；
[0020]图3为本专利技术实施例2制备的高熵稀土钽酸盐陶瓷纤维的XRD图谱；
[0021]图4为本专利技术实施例2制备的高熵稀土钽酸盐陶瓷纤维的扫描电镜形貌图。
具体实施方式
[0022]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本专利技术使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0023]第一方面，本专利技术提供了一种高熵稀土铌酸盐或钽酸盐陶瓷纤维的制备方法，包括如下步骤：
[0024]将金属源、纺丝助剂和纺丝溶剂混合，配制成纺丝液，金属源、纺丝溶剂和纺丝助剂的质量比为0.5
‑
1.5:10
‑
20:1；所述金属源包括至少三种稀土盐和氯化铌，或包括至少三种稀土盐和氯化钽；
[0025]将纺丝液通过静电纺丝制备前驱体纤维，对前驱体纤维进行高温热处理，高温热处理的温度为900
‑
1200℃，保温30
‑
180min，得到高熵稀土铌酸盐或钽酸盐陶瓷纤维；
[0026]所述稀土盐为稀土元素对应的盐酸盐和/或硝酸盐，稀土元素从钪、钇和镧系元素中选择。
[0027]在一些实施例中，制备高熵稀土铌酸盐陶瓷纤维所采用的稀土盐和氯化铌按分子式RE3NbO7或RENbO4中各元素的摩尔比称量，其中各稀土元素为等化学计量比或近等化学计量比；
[0028]或，制备高熵稀土钽酸盐陶瓷纤维所采用的稀土盐和氯化钽按分子式RE3TaO7、RETaO4或RETa3O9中各元素的摩尔比称量，其中各稀土元素为等化学计量比或近等化学计量比。
[0029]在一些实施例中，所述纺丝助剂为聚乙烯吡咯烷酮和/或聚氧化乙烯；
[0030]纺丝溶剂为无水乙醇和N,N
‑
二甲基甲酰胺的混合物，无水乙醇和N,N
‑
二甲基甲酰胺的质量比为1:1
‑
1.5。
[0031]在一些实施例中，金属源、纺丝溶剂和纺丝助剂的质量比为0.6
‑
1:12
‑
15:1。
[0032]在一些实施例中，静电纺丝工艺条件：纺丝距离为10
‑
25cm，纺丝电压为10
‑
25kV，纺丝液推进速率为0.5
‑
3.0mL/h，环境温度为15
‑
35℃，环境湿度为20
‑
40％。
[0033]在一些实施例中，高温热处理的升温速率为0.5
‑
3℃/min，高温热处理气氛是空气气氛。
[0034]第二方面，本专利技术提供一种高熵稀土铌酸盐或钽酸盐陶瓷纤维，由所述制备方法制备而成。
[0035]第三方面，本专利技术提供所述高熵稀土铌酸盐或钽酸盐陶瓷纤维在隔热和保温领域的应用。
[0036]下面结合实施例对本专利技术作进一步的解释和说明。
[0037]实施例1
[0038](1)将氯化钇、氯化钐、氯化钆、氯化钬、氯化铒、氯化铌按照元素摩尔比Y:Sm:Gd:Ho:Er:Nb＝3:3:3:3:3:5称量4g，溶解在由24g乙醇和29g N,N
‑
二甲基甲酰胺组成的混合溶液中，进而加入4g聚乙烯吡咯烷酮进行搅拌，待完全溶解后继续搅拌24h得到所需的纺丝液；
[0039](2)将步骤(1)制得的纺丝液通过静电纺丝制备前驱体纤维，静电纺丝工艺条件：纺丝距离为15cm，纺丝电压为18kV，纺丝液推进速率为1.5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高熵稀土铌酸盐或钽酸盐陶瓷纤维的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：将金属源、纺丝助剂和纺丝溶剂混合，配制成纺丝液，金属源、纺丝溶剂和纺丝助剂的质量比为0.5
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1.5:10
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20:1；所述金属源包括至少三种稀土盐和氯化铌，或包括至少三种稀土盐和氯化钽；将纺丝液通过静电纺丝制备前驱体纤维，对前驱体纤维进行高温热处理，高温热处理的温度为900
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1200℃，保温30
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180min，得到高熵稀土铌酸盐或钽酸盐陶瓷纤维；所述稀土盐为稀土元素对应的盐酸盐和/或硝酸盐，稀土元素从钪、钇和镧系元素中选择。2.根据权利要求1所述的高熵稀土铌酸盐或钽酸盐陶瓷纤维的制备方法，其特征在于：制备高熵稀土铌酸盐陶瓷纤维所采用的稀土盐和氯化铌按分子式RE3NbO7或RENbO4中各元素的摩尔比称量，其中各稀土元素为等化学计量比或近等化学计量比。3.根据权利要求1所述的高熵稀土铌酸盐或钽酸盐陶瓷纤维的制备方法，其特征在于：制备高熵稀土钽酸盐陶瓷纤维所采用的稀土盐和氯化钽按分子式RE3TaO7、RETaO4或RETa3O9中各元素的摩尔比称量，其中各稀土元素为等化学计量比或近等化学计量比。4.根据权利要求1所述的高熵稀土铌酸盐或钽酸盐陶瓷纤维的制备方法，其特征在于：所述纺丝助剂为聚乙烯吡咯烷酮和/或聚氧化乙烯。5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙国勋，孙晓宁，王伟礼，黄猛，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：