一种N-MXene/8YSZ:Eu制造技术

本发明专利技术公开了一种N

【技术实现步骤摘要】
一种N
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MXene/8YSZ:Eu
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温敏热障涂层材料的制备方法


[0001]本专利技术属于温敏陶瓷材料的制备和发光
，具体涉及到一种N
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MXene/8YSZ:Eu
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温敏热障涂层材料的制备方法。

技术介绍

[0002]航空、航天技术的快速发展，热端部件的使用温度要求越来越高。据报道，航空发动机涡轮前进口工作温度已超过1650℃，预计在近几年达到2000℃，已远远超过了高温合金使用的极限温度(1075℃)。热障涂层的提出及其在高温发动机热端部件上的应用，不仅可以达到提高基体抗高温腐蚀能力，进一步提高涡轮叶片的承温极限，而且可以降低油耗、提高效率、延长热端部件的使用寿命，热障涂层的寿命很大程度上取决于TGO和YSZ陶瓷层。然而TGO和YSZ陶瓷层的工作温度又在很大程度上决定了它们的使用寿命，因此，温度监测对于热障涂层是十分重要的。
[0003]近年来基于光学响应的温度特性的荧光测温技术迅速发展，为实时监测热障涂层服役温度及预测其使用寿命带来了希望。其原理是温度敏性的稀土荧光材料受到热量激发，外层电子由激发态向基态恢复过程中电子跃迁以荧光形式释放激发能量，具有荧光强度和波长与温度变化的关联特性。但是由于荧光自敏材料会受到涂层内部成分的干扰、高温环境的影响以及稀土离子本身的浓度淬灭性作用，导致其荧光强度、荧光衰减寿命以及温度敏感特性的降低。
[0004]表面改性氮化的N
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MXene材料由于具有较大表面积和孔隙率，对光的吸收和散射具有较强的敏感性，是目前光学领域的研究热门材料，在导电涂层和发光器件中应用较多。因此，N
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MXene材料有望进一步诱导稀土氧化物的内部压电势，改变其价带和导带的倾角，增加非结合电子的数量，最终增强荧光强度，减少寿命衰减。
[0005]在此项专利中，通过简单的机械研磨的方法将8YSZ:Eu
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陶瓷材料和N
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MXene材料混合在一起，成功的制备了一种N
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MXene/8YSZ:Eu
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温敏热障涂层材料。结果表明，N
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MXene/8YSZ:Eu
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温敏热障涂层材料是一种很有前途的热障涂层材料，具有良好的荧光强度、荧光衰减寿命以及温敏特性，可以更好的应用于热障涂层中来对热障涂层的服役温度进行实时监测。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种N
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MXene/8YSZ:Eu
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温敏热障涂层材料的制备方法，其制备过程易操作、高效、省时。在已有的8YSZ:Eu
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陶瓷材料的基础上引入N
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MXene纳米材料，所制备而得的N
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MXene/8YSZ:Eu
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温敏热障涂层材料具备优异的荧光及温敏特性。众所周知，温敏热障涂层材料的主要特点是荧光特性及温敏特性。本专利技术研究的N
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MXene/8YSZ:Eu
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温敏热障涂层材料及其制备方法能够在一定程度上满足热障涂层材料的性能追求。在具备其良好的荧光性能的同时还具有较长的荧光衰减寿命，良好的温敏特性等优点。
[0007]本专利技术为实现上述目的采用了以下技术方案：
[0008](1)以ZrOCl2·
8H2O、Y2O3和Eu2O3为原料，氨水为反应底液，聚乙二醇为分散剂，采用化学共沉淀法，将ZrOCl2·
8H2O和Y2O3溶解于1mol/L的稀盐酸，将Eu2O3溶于去离子水，混合两个溶液，随后将混合溶液加入pH为10的NH3·
H2O中，搅拌30min，加入质量分数为3.0wt％的聚乙二醇，继续搅拌30min，随后静置15h；将静置后的混合沉淀离心、洗涤、干燥，干燥完成后研磨，将研磨充分的粉末在马弗炉煅烧，煅烧温度100℃、保温4h，随后取出研磨，合成8YSZ:Eu
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陶瓷材料。
[0009](2)以Ti3AlC2为原料，采用化学刻蚀法，将Ti3AlC2缓慢加入HF溶液中，室温下搅拌24h，离心、过滤、洗涤、干燥得到MXene材料；在此基础上利用水热法将0.3000g MXene材料加入30ml的N，N
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二甲基甲酰胺(DMF)溶液中，利用NH3·
H2O调整溶液pH为10，搅拌8h，随后在120℃的温度下保温6h，反应完成后离心、洗涤、干燥，得到MXene材料。
[0010](3)通过机械混合研磨的方法，将获得的8YSZ:Eu
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陶瓷材料中加入质量分数为0.6wt％的N
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MXene材料，随后置于研钵中研磨1h，得到N
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MXene/8YSZ:Eu
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温敏热障涂层材料。
[0011]本专利技术通过机械混合研磨的方法成功的制备了一种N
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MXene/8YSZ:Eu
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温敏热障涂层材料。本专利技术制备工艺简单，省时，成本低。制备的N
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MXene/8YSZ:Eu
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温敏热障涂层材料具有荧光强度高，荧光衰减寿命长，温敏性能好等优点。其中8YSZ:Eu
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陶瓷材料具有尺寸较小、熔点较低、热膨胀系数较高、韧性较好、热导率较低的特点，且具有较好地荧光性能，是热障涂层材料中应用较多的陶瓷材料。但是具有荧光淬灭性，当Eu
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的浓度较高时，其发光强度其衰减寿命会相应的降低，以及随着服役时间的增加，其荧光性能也会进一步减弱。N
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MXene材料的引入可以解决这一问题，N
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MXene材料具有强导电性、高导热性以及优异的压电性能，且高温稳定性较好，具有良好的光电效应广泛应用于光电领域来提高材料的发光性能。本专利技术为多组分复合材料的发展提供了良好的基础，为电磁波吸收材料的多组分复合方面提供了良好的设计思路。
[0012]本专利技术相对于其它纳米吸波材料具有的优点集中体现在以下几点：
[0013](1)通过机械研磨法制备的N
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MXene/8YSZ:Eu
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温敏热障涂层材料，N
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MXene的引入不影响8YSZ:Eu
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陶瓷材料的晶体结构，8YSZ:Eu
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陶瓷材料室温下为稳定的四方相结构。
[0014](2)N
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MXene/8YSZ:Eu
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温敏热障涂层材料中，一部分8YSZ:Eu
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颗粒包覆在手风琴状的N
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MXene外表面，一部分8YSZ:Eu
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陶瓷材料颗粒嵌入N
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MXene层片间以及N
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MXene材料表面褶皱形成的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种N
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MXene/8YSZ:Eu
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温敏热障涂层材料的制备方法，特征在于，采用化学共沉淀法与机械混合研磨法制备，主要步骤如下：(1)采用化学共沉淀法，以ZrOCl2·
8H2O、Y2O3和Eu2O3为原料，NH3·
H2O为反应底液，聚乙二醇为分散剂，将ZrOCl2·
8H2O和Y2O3溶解于1mol/L的稀盐酸，将Eu2O3溶于去离子水，混合两个溶液，随后将混合溶液加入pH为10的NH3·
H2O中，搅拌30min，加入质量分数为3.0wt％的聚乙二醇，继续搅拌30min，随后静置15h；将静置后的混合沉淀离心、洗涤、干燥，干燥完成后研磨，将研磨充分的粉末在马弗炉煅烧，煅烧温度100℃、保温4h，随后取出研磨，合成8YSZ:Eu
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陶瓷材料。(2)采用化学刻蚀法，以Ti3AlC2为原料，将其加入HF溶液中，常温下搅拌24h，随后离心、洗涤、干燥，得到MXene材料；在此基础上采用水热法以MXene材料为原料，将其加入N，N
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二甲基甲酰胺(DMF)溶液中，调整溶液pH为10，常温下搅拌8h，随后在120℃...

【专利技术属性】
技术研发人员：王璐璐，董运龙，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：