CN1837288A - 一种温敏复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种温敏复合材料，所述的温敏复合材料由表面包覆有石蜡保护膜的纳米铜粒组成。制备所述的温敏材料的方法如下：将铜粉与石蜡混合后，在惰性气体保护下，用球磨机球磨50～150小时得到所述的温敏复合材料。本发明所述的温敏材料及其制备方法的有益效果主要体现在：(1)所述温敏复合材料热响应速度快、热膨胀性好、且可随意加工成形；(2)原料廉价、普通，工艺简单、成本低，利于工业化生产。
Description
(一)技术领域
本发明涉及一种温敏复合材料，尤其是一种纳米铜基温敏复合材料。
(二)背景技术
温敏材料集传感、驱动和材料结构于一体，具有感知、驱动和自动控制等功能，是制造高精度温敏测控元件和机构的核心技术之一，也是当今材料科学发展的重要趋势。
目前，国内外对温敏材料的研制主要集中在双金属片、形状记忆合金、温敏形状记忆聚合物和温敏铁氧体等几个领域。对于双金属片和形状记忆合金来说，虽然具有良好的热敏性，但是材料形状固定，不能随测控元件结构而变，做成各种复杂形状的制件，所以具有很大的局限性，并且热双金属片还存在着不稳定性等缺点。在形状记忆合金中，镍钛基合金形状记忆效果好但价格昂贵，铜基合金虽然价格低廉，但记忆性能稳定性差，铁基合金刚开始研究，技术还不成熟。形状记忆聚合物和形状记忆合金相比具有记忆效应大、感应温度低、价廉、易加工成型、适应范围广等特点，近来备受人们的关注，但也尚存在如形变回复力小，回复精度不高，且多为单向记忆等不足之处。温敏铁氧体材料和一般铁氧体不同，它对铁氧体材料本身的物理性能要求高，因此也有很大的局限性。
(三)发明内容
为解决现有温敏材料技术中存在的上述不足，本发明提供了一种热敏性好、原料廉价工艺简单、成本低的温敏材料及其制备方法。
为达到发明目的本发明采用的技术方案是：
一种温敏复合材料，所述的温敏复合材料由表面包覆有石蜡保护膜的纳米铜粒组成。尽管石蜡作为温敏材料具有热膨胀性好的优点，但其作为有机物存在导热系数低的缺点，由于石蜡本身的导热系数很低，导致其热响应速度慢。而铜粉的导热系数很大，因此考虑在石蜡中添加铜粉提高材料的热敏性。
所述的温敏复合材料质量组成如下：
铜粉 40份
熔点为35～65℃的石蜡 5～20份。
进一步，所述的温敏复合材料质量组成如下：
铜粉 40份
熔点为47～51℃的石蜡 5～20份。
再进一步，所述的温敏复合材料质量组成如下：
铜粉40份，熔点为47～51℃的石蜡5份。
制备所述的温敏材料的方法，所述的方法如下：将铜粉与石蜡混合后，在惰性气体保护下，用球磨机球磨50～150小时得到所述的温敏复合材料。所述的惰性气体是对铜粉稳定的气体，具体指氦、氖、氩、氪、氙、氮。
进一步，所述的方法如下：将质量为40份的铜粉与5～20份熔点为35～65℃的石蜡混合均匀，在氩气保护下，由高能球磨机球磨50～150小时得到所述的温敏复合材料。
由于利用高能球磨法已成功的制备了纳米复合材料、纳米晶纯金属等材料，因此本发明中选择高能法球磨来制备纳米铜基温敏复合材料，使石蜡包覆在纳米铜粒周围，形成了一层保护膜，隔绝了铜粒和空气的接触，提高了铜粒的抗氧化性能，并且由于纳米材料的小尺寸效应，当铜粉达到纳米级后，其导热系数变大，从而提高了整个复合材料的热敏性。
优选的，所述的方法如下：将质量为40份的铜粉与20份的石蜡(熔点48～51℃)混合均匀，在氩气保护下，由高能球磨机球磨80小时得到所述的温敏复合材料。
本发明所述的温敏材料及其制备方法的有益效果主要体现在：(1)所述温敏复合材料热响应速度快、热膨胀性好、且可随意加工成形；(2)原料廉价、普通，工艺简单、成本低，利于工业化生产。
(四)具体实施方式
下面结合具体方式对本发明进行进一步描述：
实施例1：
原料配制：铜粉2kg，石蜡(熔点43～45℃)1kg
材料制备：将各组分按一定比例混合后，置于玛瑙罐中，采用大小不等的玛瑙球，在氩气保护下，由行星式高能球磨机球磨80小时制得所述的温敏复合材料。球磨机转速为200r/min。
所得的温敏复合材料装入自制铜管(直径5mm，长度20mm，一端封闭)中，利用热压成型工艺制备成型(成型温度为接近于所选石蜡熔点附近)。置于50℃恒温水浴锅，在40秒相对膨胀量达7.5％，复合材料未溶解溃散，伸出部分成柱状。
实施例2：
原料配制：铜粉4kg，石蜡(熔点43～45℃)1kg
材料制备：将各组分按一定比例混合后，置于玛瑙罐中，采用大小不等的玛瑙球，在氩气保护下，由行星式高能球磨机球磨50小时制得所述的温敏复合材料。球磨机转速为200r/min。
实施例3：
原料配制：铜粉4kg，石蜡(熔点43～45℃)0.5kg
材料制备：将各组分按一定比例混合后，置于玛瑙罐中，采用大小不等的玛瑙球，在氩气保护下，由行星式高能球磨机球磨100小时制得所述的温敏复合材料。球磨机转速为200r/min。
实施例4：
原料配制：铜粉4kg，石蜡(熔点47～51℃)2kg
材料制备：将各组分按一定比例混合后，置于玛瑙罐中，采用大小不等的玛瑙球，在氩气保护下，由行星式高能球磨机球磨120小时制得所述的温敏复合材料。球磨机转速为200r/min。
实施例5：
原料配制：铜粉4kg，石蜡(熔点47～51℃)1kg
材料制备：将各组分按一定比例混合后，置于玛瑙罐中，采用大小不等的玛瑙球，在氩气保护下，由行星式高能球磨机球磨150小时制得所述的温敏复合材料。球磨机转速为200r/min。
实施例6：
原料配制：铜粉4kg，石蜡(熔点45～51℃)0.5kg
材料制备：将各组分按一定比例混合后，置于玛瑙罐中，采用大小不等的玛瑙球，在氩气保护下，由行星式高能球磨机球磨80小时制得所述的温敏复合材料。球磨机转速为200r/min。
Claims (7)
1.一种温敏复合材料，其特征在于所述的温敏复合材料由表面包覆有石蜡保护膜的纳米铜粒组成。
2.如权利要求1所述的温敏复合材料，其特征在于所述的温敏复合材料质量组成如下：
铜粉 40份
熔点为35～65℃的石蜡 5～20份。
3.如权利要求2所述的温敏复合材料，其特征在于所述的温敏复合材料质量组成如下：
铜粉 40份
熔点为47～51℃的石蜡 5～20份。
4.如权利要求3所述的温敏复合材料，其特征在于所述的温敏复合材料质量组成为：铜粉40份，熔点为47～51℃的石蜡5份。
5.制备如权利要求1～4所述的温敏复合材料的方法，其特征在于所述的方法如下：
将铜粉与石蜡混合后，在惰性气体保护下，用球磨机球磨50～150小时得到所述的温敏复合材料。
6.如权利要求5所述的温敏复合材料的制备方法，其特征在于所述的方法如下：
将质量为40份的铜粉与5～20份的熔点为35～65℃的石蜡混合均匀，在氩气保护下，由高能球磨机球磨50～150小时得到所述的温敏复合材料。
7.如权利要求5所述的温敏复合材料的制备方法，其特征在于所述的方法如下：
将质量为40份的铜粉与20份熔点为48～51℃的石蜡混合均匀，在氩气保护下，由高能球磨机球磨80小时得到所述的温敏复合材料。
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