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基于3D打印的石墨烯陶瓷基复合材料电阻及其制备方法技术

技术编号:40183059 阅读:9 留言:0更新日期:2024-01-26 23:48
本发明专利技术属于复合材料技术领域,公开了一种基于3D打印的石墨烯陶瓷基复合材料电阻及其制备方法,石墨烯陶瓷基复合材料电阻的制备方法,包括步骤:取石墨烯、石墨粉、PVP和溶剂放入球磨机中球磨得到石墨烯分散液;取石墨烯分散液和氧化铝陶瓷粉放入球磨机中球磨得到石墨烯陶瓷基复合材料;将石墨烯陶瓷基复合材料作为3D打印的原料,3D打印制得电阻。本发明专利技术先制备石墨烯陶瓷基复合材料,再将石墨烯陶瓷基复合材料通过3D打印制造出成品电阻,电阻热稳定性好,导电能力优良,环境适应性强,对工作环境要求低,元件强度高,存储运输成本降低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于复合材料,具体涉及一种基于3d打印的石墨烯陶瓷基复合材料电阻及其制备方法。


技术介绍

1、现有传统材料制成的电阻,由于传统材料本身受温度影响,因而电阻的阻值会发生变化,热稳定性不佳,因而适用环境限制大,需要严格控制环境参数;又由于传统材料本身的限制,电阻自身强度不高,易损坏;同时,现有的电阻若采用传统的制造流程,步骤繁琐,加工成本高。


技术实现思路

1、本专利技术旨在至少在一定程度上解决上述技术问题。为此,本专利技术目的在于提供一种基于3d打印的石墨烯陶瓷基复合材料电阻及其制备方法。

2、本专利技术所采用的技术方案为:

3、一种基于3d打印的石墨烯陶瓷基复合材料电阻的制备方法,包括以下步骤:

4、s1、按照重量份数,取4-6份石墨烯、20-25份石墨粉、1份pvp(聚乙烯吡咯烷酮)和溶剂放入球磨机中球磨得到石墨烯分散液;溶剂的量以使混合物能够良好分散并形成可加工的浆料即可;

5、s2、按照重量份数,取1份石墨烯分散液和1份氧化铝陶瓷粉放入球磨机中球磨得到石墨烯陶瓷基复合材料;

6、s3、将石墨烯陶瓷基复合材料作为3d打印的原料,3d打印制得电阻。

7、石墨烯是由碳原子单层排列而成的,碳-碳键非常稳定,这种高度的结构稳定性使得石墨烯在高温下也能够保持其完整性,不易发生结构分解或氧化;石墨烯还具有极高的电导率,它的碳原子排列方式形成了π电子云,允许电子在平面内自由运动,从而实现了优异的导电性。

8、氧化铝陶瓷作为陶瓷基体材料,是一种非导电的材料,具有很高的介电强度和介电常数,可以有效地隔离电流或电场,将石墨烯与氧化铝陶瓷复合可以在陶瓷基体中引入导电性,但陶瓷本身仍然具有电绝缘性质,这种复合结构允许石墨烯陶瓷基复合材料同时具有高热稳定性和导电性,此外,石墨烯的导电性还可以在复合材料中形成导电网络,进一步提高了导电性能。

9、石墨烯具有极高的强度和刚度,将石墨烯与氧化铝陶瓷复合复合可以在陶瓷基体中引入优良的机械性能,从而提高了复合材料的整体强度,石墨烯的高强度可以抵抗裂纹的扩展,提高石墨烯陶瓷基复合材料的韧性和抗弯曲强度。同时,石墨烯与陶瓷之间的界面可以形成强化作用,这些界面可以阻止裂纹的扩展,从而提高了材料的韧性和抗弯曲性能。

10、综上,石墨烯陶瓷基复合材料具有电阻热稳定性好、导电能力优良和高强度的特点,是因为石墨烯的导电性和机械性能的引入,以及它在陶瓷基体中的分散和界面强化作用,这些特性使得石墨烯陶瓷基复合材料在多个领域,包括电子、材料科学、以及高温应用等方面具有广泛的应用前景。

11、优选地,所述溶剂为nmp(n-甲基吡咯烷酮)溶剂。所述步骤s1中球磨时间为30min,球磨转速为500rpm,真空度为10-3pa。所述氧化铝陶瓷粉的粒度为20~40μm。所述步骤s2中球磨时间为90min,球磨转速为500rpm,真空度为10-3pa。所述石墨烯陶瓷基复合材料的粒度为100~200μm。所述3d打印的层厚为50μm,打印时通入氩气保护。

12、一种基于3d打印的石墨烯陶瓷基复合材料电阻,采用上述的制备方法制得。

13、本专利技术的有益效果为:

14、本专利技术先制备石墨烯陶瓷基复合材料,再将石墨烯陶瓷基复合材料通过3d打印制造出成品电阻,电阻热稳定性好,导电能力优良,环境适应性强,对工作环境要求低,元件强度高,存储运输成本降低;且使用3d打印的制备方法,减少了人力成本,制造成本低。

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【技术保护点】

1.一种基于3D打印的石墨烯陶瓷基复合材料电阻的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的石墨烯陶瓷基复合材料电阻的制备方法,其特征在于:所述溶剂为NMP溶剂。

3.根据权利要求1所述的石墨烯陶瓷基复合材料电阻的制备方法,其特征在于:所述步骤S1中球磨时间为30min,球磨转速为500rpm,真空度为10-3Pa。

4.根据权利要求1所述的石墨烯陶瓷基复合材料电阻的制备方法,其特征在于:所述氧化铝陶瓷粉的粒度为20~40μm。

5.根据权利要求1所述的石墨烯陶瓷基复合材料电阻的制备方法,其特征在于:所述步骤S2中球磨时间为90min,球磨转速为500rpm,真空度为10-3Pa。

6.根据权利要求1所述的石墨烯陶瓷基复合材料电阻的制备方法,其特征在于:所述石墨烯陶瓷基复合材料的粒度为100~200μm。

7.根据权利要求1所述的石墨烯陶瓷基复合材料电阻的制备方法,其特征在于:所述3D打印的层厚为50μm,打印时通入氩气保护。

8.一种基于3D打印的石墨烯陶瓷基复合材料电阻,其特征在于,采用如权利要求1-7任一所述的制备方法制得。

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【技术特征摘要】

1.一种基于3d打印的石墨烯陶瓷基复合材料电阻的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的石墨烯陶瓷基复合材料电阻的制备方法,其特征在于:所述溶剂为nmp溶剂。

3.根据权利要求1所述的石墨烯陶瓷基复合材料电阻的制备方法,其特征在于:所述步骤s1中球磨时间为30min,球磨转速为500rpm,真空度为10-3pa。

4.根据权利要求1所述的石墨烯陶瓷基复合材料电阻的制备方法,其特征在于:所述氧化铝陶瓷粉的粒度为20~40μm。

5.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员:李奕蒋薇王楠
申请(专利权)人:西南交通大学
类型:发明
国别省市:

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