CN107285800A

CN107285800A - 一种具有中空骨架的三维cvd碳化硅陶瓷泡沫材料

Info

Publication number: CN107285800A
Application number: CN201710604378.6A
Authority: CN
Inventors: 余盛杰; 其他发明人请求不公开姓名
Original assignee: Suzhou Superlong Aviation Heat Resistance Material Technology Co Ltd
Current assignee: Suzhou Superlong Aviation Heat Resistance Material Technology Co Ltd
Priority date: 2017-07-24
Filing date: 2017-07-24
Publication date: 2017-10-24

Abstract

本发明公开了一种具有中空骨架的三维CVD碳化硅陶瓷泡沫材料，其特征在于碳化硅陶瓷泡沫由三维网状的碳化硅骨架构成，其中碳化硅为β型碳化硅，纯度高于99%，碳化硅骨架的径向尺寸为1‑20μm，长径比为5‑10，碳化硅陶瓷泡沫的空隙率为90‑99.5%，三维网状的孔径大小为10‑100μm，碳化硅骨架呈中空状，构成孔道结构，孔道截面形状为圆形、椭圆形或者三角形，尺寸为0.5‑10μm，碳化硅骨架壁厚为0.1‑10μm。该材料隙率高,密度低，可用于超级电容器，亦可用于催化行业，同时材料可在高温环境下使用。

Description

一种具有中空骨架的三维CVD碳化硅陶瓷泡沫材料

技术领域

本发明涉及碳化硅陶瓷泡沫材料，特别是涉及一种具有中空骨架的三维CVD碳化硅陶瓷泡沫材料。

背景技术

碳化硅泡沫是一种由孔泡和相互连接的孔泡壁组成的具有三维网状结构的轻质多孔材料。除了具有碳化硅材料的常规性能外，还具有密度小、强度高，抗热震，抗氧化和良好的导热、吸波等物理和化学性能。可以广泛应用于能源存储、催化、化工、航空航天、车船工业、通讯电子工业、建筑领域等诸多技术领域。现如今碳化硅泡沫普遍采用烧结法制备，所得的纯度低，孔隙结构大，能源存贮、过滤效率以及催化等领域效率很低，被碳泡沫大量取代，但是由于碳泡沫抗氧化性能差，无法再高温环境下使用。

近年来，国内外对热固性树脂制备碳泡沫又进入了更深层次的研究。专利号为CN104557123A的发明专利，一种碳化硅泡沫陶瓷材料，该泡沫陶瓷材料按质量百分比表示，包括碳化硅微粉 40% ～ 60%、过氧化氢 4% ～ 10%、碳酸钙微粉 5% ～ 15%、聚乙烯醇 3%～6% 和硅溶胶 5% ～ 15%。可见碳化硅纯度低，无法充分发挥碳化硅的各项优异性能。专利号为CN 105924207 A的发明专利，提供了一种碳化硅泡沫的制备方法，该方法包括：将短碳纤维添加到聚氨酯泡沫塑料原料中进行发泡及交联反应后得到短碳纤维/聚氨酯泡沫坯体；短碳纤维/聚氨酯泡沫坯体在惰性气体保护下进行热分解得到碳泡沫坯体；碳泡沫坯体与金属硅在真空炉中进行反应烧结得到碳化硅泡沫陶瓷。该方法的到的碳化硅泡沫结构不可控，且残留有大量碳硅单质。

本发明采用CVD工艺制备高纯碳化硅泡沫骨架，同时在骨架内部形成空心通道，所制得的碳化硅泡沫密度低，骨架细长且结构均匀可控，具有优异特性。

发明内容

为实现本发明的目的所采用的技术方案是一种具有中空骨架的三维CVD碳化硅陶瓷泡沫材料，其特征在于碳化硅陶瓷泡沫由三维网状的碳化硅骨架构成，碳化硅骨架呈中空状，构成孔道结构，孔道截面形状为圆形、椭圆形或者三角形，尺寸为0.5-10μm，其中碳化硅为β型碳化硅，纯度高于99%，碳化硅陶瓷泡沫的空隙率为90-99.5%，三维网状的孔径大小为10-100μm，所述的碳化硅骨架的径向尺寸为1-20μm，长径比为5-10，所述的中空骨架壁厚为0.1-10μm。

本发明优点在于：1、所制备的碳化硅泡沫孔隙率高（90-99.5%）,密度低（5-20mg/cm³）；2、该材料可用于超级电容器，其中空的骨架结构能够存储能源粒子，大大提高能源存储效率；3、该材料由于中空的骨架结构，故其具有超高的比表面积，亦可用于催化行业；4、材料可在高温环境下使用。

附图说明

图1为一种具有中空骨架的三维CVD碳化硅陶瓷泡沫材料的网状结构形貌图。

图2为一种具有中空骨架的三维CVD碳化硅陶瓷泡沫材料的中空骨架结构形貌图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定。

实施例

一种具有中空骨架的三维CVD碳化硅陶瓷泡沫材料，其特征在于碳化硅陶瓷泡沫由三维网状的碳化硅骨架构成，其中碳化硅为β型碳化硅，纯度高于99%，碳化硅骨架的径向尺寸为10μm，长径比为7，碳化硅陶瓷泡沫的空隙率为95%，三维网状的孔径大小为40μm，碳化硅骨架呈中空状，构成孔道结构，孔道截面形状为圆形，尺寸为1μm，碳化硅骨架壁厚为3μm。

上述仅为本发明单个具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护的范围的行为。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何形式的简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims

1.一种具有中空骨架的三维CVD碳化硅陶瓷泡沫材料，其特征在于碳化硅陶瓷泡沫由三维网状的碳化硅骨架构成，碳化硅骨架呈中空状，构成孔道结构，孔道截面形状为圆形、椭圆形或者三角形，尺寸为0.5-10μm，其中碳化硅为β型碳化硅，纯度高于99%，碳化硅陶瓷泡沫的空隙率为90-99.5%，三维网状的孔径大小为10-100μm。

2.根据权利要求1所述的泡沫材料，其特征在于所述的碳化硅骨架的径向尺寸为1-20μm，长径比为5-10。

3.根据权利要求1所述的泡沫材料，其特征在于所述的中空骨架壁厚为0.1-10μm。