本發(fā)明涉及一種制備sic基多孔材料的方法。

背景技術(shù)：

1、隨著電磁波在雷達(dá)系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，現(xiàn)代軍事中的大型航空器和武器裝備面臨暴露威脅。因此，開發(fā)既能吸收雷達(dá)波、又具備輕量化和隔熱性能的材料成為關(guān)鍵，具有重要研究意義。碳化硅(sic)因其低密度、優(yōu)良的熱穩(wěn)定性、高機械強度、抗氧化耐腐蝕性和卓越的電磁波吸收性能，特別在輕質(zhì)、寬頻、耐高溫吸波材料領(lǐng)域有廣闊前景，尤其適用于復(fù)雜環(huán)境，但現(xiàn)有sic基多孔材料制備成本高，制備困難，并且難以同時兼顧高隔熱、高吸波和電磁防護(hù)功能。而褐煤作為低階煤，資源豐富但利用率低，對環(huán)境有影響。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決現(xiàn)有sic基多孔材料制備成本高，制備困難，并且難以同時兼顧高隔熱、高吸波和電磁防護(hù)功能的問題，解決褐煤利用率低的問題，而提供一種利用輕木與褐煤制備sic基多孔材料的方法。

2、一種利用輕木與褐煤制備sic基多孔材料的方法，它是按以下步驟完成的：

3、一、將褐煤、膠黏劑、分散劑及去離子水進(jìn)行球磨混合及過篩處理，最后在真空條件下除氣，得到混合漿料；

4、二、將塊狀輕木置于混合漿料中并真空浸漬，得到輕木褐煤混合物；

5、三、將輕木褐煤混合物冷凍干燥，然后在氬氣氣氛及溫度為600℃～800℃的條件下碳化，得到碳化后的輕木褐煤混合物；

6、四、以碳化后的輕木褐煤混合物作為碳源，以硅與二氧化硅的混合物作為硅源，將硅源鋪設(shè)于石墨坩堝底部，然后將碳源放置于硅源上，在氬氣氣氛及溫度為1250℃～1600℃的條件下碳熱還原反應(yīng)，即完成利用輕木與褐煤制備sic基多孔材料的方法。

7、本發(fā)明的有益效果是：

8、一、輕木來源豐富、生長快、質(zhì)量輕、密度低，并且具有精細(xì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和相互連接的通道，其天然三維網(wǎng)絡(luò)骨架結(jié)構(gòu)可以作為一種模板來制備功能性材料，即使在惰性氣氛下進(jìn)行高溫碳化，固有的木材結(jié)構(gòu)仍然可以保留。多孔結(jié)構(gòu)有助于增強電磁波和材料之間的阻抗匹配和電磁波在材料內(nèi)部的多重反射，即可以增強材料對電磁波的吸收能力。

9、二、褐煤是一種含氧和含碳的有機材料，其具有較高的炭含量和較低的灰分含量。本發(fā)明利用廉價、豐富的褐煤作為碳源的組分之一與硅源反應(yīng)制備sic基多孔材料，高效利用了褐煤這一廉價的煤炭資源，降低了原材料的成本，解決了褐煤利用率低的問題。

10、三、該方法制備工藝簡單、原料成本低廉、適用于大規(guī)模生產(chǎn)，提高輕木與褐煤資源的綜合利用效率，降低環(huán)境污染。

11、四、本發(fā)明制備的sic基多孔材料具有質(zhì)輕、低成本、吸波性能好、吸收頻帶寬的優(yōu)點。制備的sic基多孔材料主晶相為3c-sic，將sic基多孔材料與石蠟按質(zhì)量比為3:7混合，在厚度為0.3mm下，有效吸波頻段為7.57ghz～14.6ghz，最小反射損失為-56.8226db。

12、五、本發(fā)明制備的sic基多孔材料具有良好的隔熱性能，該sic基多孔的導(dǎo)熱系數(shù)為0.062w/(m·k)。

13、即本發(fā)明制備的sic基多孔材料同時兼顧高隔熱、高吸波和電磁防護(hù)功能。

技術(shù)特征：

1.一種利用輕木與褐煤制備sic基多孔材料的方法，其特征在于它是按以下步驟完成的：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用輕木與褐煤制備sic基多孔材料的方法，其特征在于步驟一中所述的褐煤為內(nèi)蒙古扎賚諾爾的褐煤；步驟一所述的膠黏劑為羧甲基纖維素鈉、聚乙烯醇和酚醛樹脂中的一種或其中幾種的組合；步驟一所述的分散劑為四甲基氫氧化銨和聚乙烯吡咯烷酮的混合物，所述的四甲基氫氧化銨與聚乙烯吡咯烷酮的質(zhì)量比為1:(1～10)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用輕木與褐煤制備sic基多孔材料的方法，其特征在于步驟一所述的膠黏劑與褐煤的質(zhì)量比為1:(10～30)；步驟一中所述的膠黏劑與分散劑的質(zhì)量比為1:(1～10)；步驟一中所述的膠黏劑與去離子水的質(zhì)量比1:(30～50)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用輕木與褐煤制備sic基多孔材料的方法，其特征在于步驟一所述的球磨混合具體是在轉(zhuǎn)速為150rpm～500rpm的條件下，球磨2h～10h；步驟一所述的過篩處理為通過800目～1200目的篩網(wǎng)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用輕木與褐煤制備sic基多孔材料的方法，其特征在于步驟二所述的塊狀輕木為巴沙爾輕木片，厚度為4mm～6mm；步驟二所述的塊狀輕木與混合漿料的質(zhì)量比為1:(1～10)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用輕木與褐煤制備sic基多孔材料的方法，其特征在于步驟二中所述的真空浸漬具體是在室溫及壓強為-0.1mpa～-0.5mpa的條件下，真空浸漬10h～12h。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用輕木與褐煤制備sic基多孔材料的方法，其特征在于步驟三中所述的冷凍干燥具體是在溫度為-60℃～-80℃的條件下，冷凍干燥5h～12h。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用輕木與褐煤制備sic基多孔材料的方法，其特征在于步驟三中在氬氣氣氛下，先以升溫速度為3℃/min～5℃/min升溫至300℃～500℃，再以升溫速度為1℃/min～3.5℃/min升溫至600℃～800℃，然后在氬氣氣氛及溫度為600℃～800℃的條件下碳化2h～4h，最后以降溫速率為5℃/min～10℃/min降至室溫。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用輕木與褐煤制備sic基多孔材料的方法，其特征在于步驟四中所述的碳源與硅源的摩爾比為1:(4～8)；步驟四中所述的硅與二氧化硅的混合物中硅與二氧化硅的摩爾比為(1～10):1。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用輕木與褐煤制備sic基多孔材料的方法，其特征在于步驟四中在氬氣氣氛下，先以升溫速度為8℃/min～10℃/min升溫至800℃～900℃，再以升溫速度為3℃/min～5℃/min升溫至1000℃～1200℃，然后以升溫速度為2℃/min～5℃/min升溫至1250℃～1600℃，在氬氣氣氛及溫度為1250℃～1600℃的條件下碳熱還原反應(yīng)2h～4h，然后先以降溫速度為2℃/min～5℃/min降溫至1000℃～1200℃，再以降溫速度為3℃/min～5℃/min降溫至800℃～900℃，最后以降溫速度為8℃/min～10℃/min降溫至室溫。

技術(shù)總結(jié)
一種利用輕木與褐煤制備SiC基多孔材料的方法，它涉及一種制備SiC基多孔材料的方法。本發(fā)明要解決現(xiàn)有SiC基多孔材料制備成本高，制備困難，并且難以同時兼顧高隔熱、高吸波和電磁防護(hù)功能的問題，解決褐煤利用率低的問題。制備方法：一、將褐煤、膠黏劑、分散劑及去離子水進(jìn)行球磨混合及過篩處理；二、將塊狀輕木置于混合漿料中并真空浸漬；三、冷凍干燥及碳化；四、碳熱還原。本發(fā)明用于利用輕木與褐煤制備SiC基多孔材料。

技術(shù)研發(fā)人員：王志江,郭潔,魏莉舒,孫元帥,井慶賀,楊東
受保護(hù)的技術(shù)使用者：扎賚諾爾煤業(yè)有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10