RU2744611C2 - Получение композиционных материалов с керамической матрицей, содержащих углеродные нанотрубки и графен - Google Patents

Получение композиционных материалов с керамической матрицей, содержащих углеродные нанотрубки и графен Download PDF

Info

Publication number
RU2744611C2
RU2744611C2 RU2017127988A RU2017127988A RU2744611C2 RU 2744611 C2 RU2744611 C2 RU 2744611C2 RU 2017127988 A RU2017127988 A RU 2017127988A RU 2017127988 A RU2017127988 A RU 2017127988A RU 2744611 C2 RU2744611 C2 RU 2744611C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
graphene
carbon nanotubes
mixture
weight
silicon carbonitride
Prior art date
Application number
RU2017127988A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2017127988A3 (ru
RU2017127988A (ru
Inventor
Дэниэл Джозеф БРЭЙЛИ
Джон Х. БЕЛК
Original Assignee
Зе Боинг Компани
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Зе Боинг Компани filed Critical Зе Боинг Компани
Publication of RU2017127988A publication Critical patent/RU2017127988A/ru
Publication of RU2017127988A3 publication Critical patent/RU2017127988A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2744611C2 publication Critical patent/RU2744611C2/ru

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/71—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents
    • C04B35/78—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents containing non-metallic materials
    • C04B35/80—Fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like
    • C04B35/806—
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/56—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides
    • C04B35/565—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on silicon carbide
    • C04B35/575—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on silicon carbide obtained by pressure sintering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/58—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/58—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
    • C04B35/584—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on silicon nitride
    • C04B35/593—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on silicon nitride obtained by pressure sintering
    • C04B35/5935—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on silicon nitride obtained by pressure sintering obtained by gas pressure sintering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/62625—Wet mixtures
    • C04B35/62635—Mixing details
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/64—Burning or sintering processes
    • C04B35/645—Pressure sintering
    • C04B35/6455—Hot isostatic pressing
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K9/00—Screening of apparatus or components against electric or magnetic fields
    • H05K9/0073—Shielding materials
    • H05K9/0081—Electromagnetic shielding materials, e.g. EMI, RFI shielding
    • H05K9/009—Electromagnetic shielding materials, e.g. EMI, RFI shielding comprising electro-conductive fibres, e.g. metal fibres, carbon fibres, metallised textile fibres, electro-conductive mesh, woven, non-woven mat, fleece, cross-linked
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/38—Non-oxide ceramic constituents or additives
    • C04B2235/3852—Nitrides, e.g. oxynitrides, carbonitrides, oxycarbonitrides, lithium nitride, magnesium nitride
    • C04B2235/3856—Carbonitrides, e.g. titanium carbonitride, zirconium carbonitride
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/38—Non-oxide ceramic constituents or additives
    • C04B2235/3852—Nitrides, e.g. oxynitrides, carbonitrides, oxycarbonitrides, lithium nitride, magnesium nitride
    • C04B2235/3873—Silicon nitrides, e.g. silicon carbonitride, silicon oxynitride
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/42—Non metallic elements added as constituents or additives, e.g. sulfur, phosphor, selenium or tellurium
    • C04B2235/422—Carbon
    • C04B2235/425—Graphite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/52—Constituents or additives characterised by their shapes
    • C04B2235/5208—Fibers
    • C04B2235/5216—Inorganic
    • C04B2235/524—Non-oxidic, e.g. borides, carbides, silicides or nitrides
    • C04B2235/5248—Carbon, e.g. graphite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/52—Constituents or additives characterised by their shapes
    • C04B2235/5208—Fibers
    • C04B2235/526—Fibers characterised by the length of the fibers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/52—Constituents or additives characterised by their shapes
    • C04B2235/5208—Fibers
    • C04B2235/5264—Fibers characterised by the diameter of the fibers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/52—Constituents or additives characterised by their shapes
    • C04B2235/5284—Hollow fibers, e.g. nanotubes
    • C04B2235/5288—Carbon nanotubes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/52—Constituents or additives characterised by their shapes
    • C04B2235/5292—Flakes, platelets or plates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5436—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof micrometer sized, i.e. from 1 to 100 micron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5445—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof submicron sized, i.e. from 0,1 to 1 micron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/60—Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
    • C04B2235/602—Making the green bodies or pre-forms by moulding
    • C04B2235/6022—Injection moulding
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/60—Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
    • C04B2235/604—Pressing at temperatures other than sintering temperatures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
    • C04B2235/6562—Heating rate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
    • C04B2235/6567—Treatment time
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/66—Specific sintering techniques, e.g. centrifugal sintering
    • C04B2235/661—Multi-step sintering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/77—Density

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

Предложены системы и способы получения композиционного материала с керамической матрицей (CMC), содержащего углеродные нанотрубки и графен, который может быть использован в качестве обшивки воздушного судна. Способ получения композиционной структуры с керамической матрицей включает обеспечение смеси углеродных нанотрубок, графена и карбонитрида кремния; нагревание указанной смеси до первой температуры для инициирования образования химических связей между углеродными нанотрубками и графеном в интервале 750-950°С и повышение давления смеси в ходе ее нагревания при второй температуре с обеспечением спекания карбонитрида кремния в смеси при температуре ниже 1000°С. Количество углеродных нанотрубок в смеси составляет от 10 до 30 % по массе, графен содержит нанографеновые пластинки с размером, составляющим от 6 до 8 нм в толщину и от 5 до 25 мкм в ширину, при этом количество графена в смеси составляет от 10 до 30% по массе; карбонитрид кремния содержит порошок с размерами частиц от 0,1 до 1 мкм в диаметре, при этом количество карбонитрида кремния составляет от 60 до 80% по массе. Общая масса углеродных нанотрубок и графена в указанной смеси составляет менее 40% по массе. Технический результат изобретения – получение гибкого легкого материала для воздушного судна, который также может защитить от широкого спектра угроз, связанных с воздействием направленной энергии. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 6 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к области материаловедения и, в частности, к получению композиционных материалов с керамической матрицей.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Атаки с применением направленной энергии (например, электромагнитные импульсы, лазеры и т.п.) могут проникать в воздушное судно и нарушать работу находящихся внутри него электронных устройств и средств обеспечения безопасности и связи. Опасными могут быть частоты электромагнитных помех (EMI) в каждом из низкого (<100 МГц), среднего (100 МГц - 1 ГГц) и высокого (>1 ГГц) диапазонов. Поэтому на некоторых воздушных суднах для защиты от EMI и направленной энергии по всем диапазонам частот используют обшивку, выполненную из стали толщиной до двух дюймов (примерно 5 см). Однако из-за значительной массы такой обшивки указанный вид защиты в широком диапазоне частот резко снижает летные характеристики и готовность к выполнению полетного задания воздушного судна.
На многих воздушных суднах используют обшивку из композиционных материалов с керамической матрицей (CMC) из-за ее сравнительно небольшой массы и способности выдерживать высокие температуры, расширение, окисление и абразивный износ. Однако такой материал является сравнительно хрупким и неэластичным и характеризуется пониженной способностью к экранированию и защите от направленной микроволновой энергии. Поэтому остается потребность в гибком, легком материале для воздушного судна, который также может защитить от широкого спектра угроз, связанных с воздействием направленной энергии.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Варианты реализации, описанные в настоящем документе, включают получение композиционного материала с керамической матрицей (CMC), содержащего углеродные нанотрубки и графен. Проводящие пути, образующиеся между углеродными нанотрубками и графеном внутри керамической основы, позволяют получить материал, который является легким (например, 2 г/см3) и обладает высокой теплопроводностью и электрической проводимостью (например,>3×106 См/м) для обеспечения улучшенной термостойкости (например, до 1000°С) и защиты от прямых энергетических угроз. Комбинация керамического материала, углеродных нанотрубок и графена также позволяет получить гибкие листы, которые можно формовать на изгибах корпуса воздушного судна, устойчивые к угрозам, связанным с ударами и направленной энергией, и не проявляющие ухудшения механической прочности.
Один из вариантов реализации настоящего изобретения представляет собой способ получения композиционной структуры с керамической матрицей. Предложенный способ включает обеспечение смеси углеродных нанотрубок, графена и карбонитрида кремния. Предложенный способ дополнительно включает нагревание указанной смеси для связывания углеродных нанотрубок и графена и спекания в смеси карбонитрида кремния.
Другим вариантом реализации является композиционный материал с керамической матрицей, содержащий углеродные нанотрубки, графен, химически связанный с углеродными нанотрубками, и карбонитрид кремния, спеченный в смеси с углеродными нанотрубками и графеном.
Другие примеры реализации настоящего изобретения могут быть описаны ниже. Рассмотренные особенности, функциональные возможности и преимущества можно независимо обеспечить в разных вариантах реализации или их можно комбинировать в других вариантах реализации, с дополнительными деталями которых можно ознакомиться со ссылкой на следующее описание и чертежи.
ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Некоторые варианты реализации настоящего изобретения описаны в настоящем документе только в качестве примера и со ссылкой на прилагаемые чертежи. На всех чертежах одинаковая ссылочная позиция обозначает один и тот же элемент или один и тот же тип элемента.
На фиг. 1 показано воздушное судно согласно типичному варианту реализации.
На фиг. 2 показан композиционный материал с керамической матрицей согласно типичному варианту реализации.
Фиг. 3 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую способ получения CMC материала согласно типичному варианту реализации.
На фиг. 4 показана производственная система и способ получения CMC материала 102 согласно типичному варианту реализации.
Фиг. 5 представляет собой схему последовательности операций при производстве воздушного судна и методологии обслуживания согласно типичному варианту реализации.
Фиг. 6 представляет собой структурную схему воздушного судна согласно типичному варианту реализации.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Фигуры и приведенное ниже описание иллюстрируют конкретные примеры реализации настоящего изобретения. Соответственно, следует понимать, что специалисты в данной области техники смогут разработать различные конструкции, которые, хотя и не описаны или не показаны в явном виде в настоящем документе, реализуют принципы настоящего изобретения и включены в пределы объема настоящего изобретения. Кроме того, подразумевают, что любые примеры, описанные в настоящем документе, способствуют пониманию принципов изобретения и должны рассматриваться как не ограниченные такими специально перечисленными примерами и условиями. В результате настоящее изобретение ограничено не конкретными вариантами реализации или примерами, описанными ниже, а формулой изобретения и ее эквивалентами.
На фиг. 1 показано воздушное судно 100 согласно типичному варианту реализации. Воздушное судно 100 может представлять собой любой объект, способный летать, в том числе самолеты, дроны, ракеты, транспортные средства, спутники и т.п., который, при необходимости, может управляться человеком или автоматически. Воздушное судно 100 содержит композиционный материал 102 с керамической матрицей (CMC) в форме одного или нескольких листов, которые покрывают воздушное судно 100 или по меньшей мере его часть или компонент.CMC материал 102 обеспечивает структуру, которая защищает внутреннюю часть воздушного судна от элементов, находящихся во внешней среде, в том числе от прямых энергетических 104 угроз в форме микроволновой энергии высокой мощности, электромагнитных импульсов, лазеров высокой мощности, ядерных ударов и т.п.Направленная энергия 104 может включать радиочастоты (RF) в низком (<100 МГц), среднем (100 МГц - 1 ГГц) и/или высоком (>1 ГГц) диапазоне.
В целом, термин «композит с керамической матрицей» относится к композиционному материалу, изготовленному из переплетающихся волокон, связанных в керамической матрице. CMC материал характеризуется своей небольшой массой и устойчивостью к высоким температурам, расширению, окислению и абразивному износу, что делает его подходящим обшивочным материалом для применения в авиакосмической промышленности. Однако общепринятый CMC материал является также сравнительно хрупким и неэластичным и обладает плохой эффективностью экранирования. В совсем недавних научно-исследовательских работах описаны методы усиления керамического материала с помощью многостеночных углеродных нанотрубок способом, позволяющим улучшить сопротивление абразивному износу и термостойкость, но такой материал остается ограниченным с точки зрения улучшения прочности, гибкости и защиты от частот в диапазоне от средних до высоких значений и предоставляет небольшую защиту или не предоставляет защиты от микроволновой энергии высокой мощности (например, в общем от 300 МГц до 300 ГГц).
Поэтому CMC материал 102 усиливают и включают композицию, обеспечивающую улучшенные гибкость, жесткость, ударопрочность и эффективность экранирования в диапазоне средних и высоких частот, для достаточной защиты от угроз, связанных с применением направленной энергии 104 и предотвращения радиоэлектронной дестабилизации воздушного судна 100. На фиг. 2 показан CMC материал 102 согласно типичному варианту реализации. CMC материал 102 содержит комбинацию керамической матрицы 210, углеродных нанотрубок 220 и графена 230. Углеродные нанотрубки 220 и графен 230 оба являются углеродными материалами, имеющими высокую электрическую проводимость и большие удельные поверхности. В CMC материале 102 керамическую основу, обеспеченную керамической матрицей 210, усиливают за счет образования химических связей 240 между углеродными нанотрубками 220 и графеном 230, что позволяет увеличить проводящее поперечное сечение CMC материала 102 и улучшить его энергопоглощение и теплоотдачу. Кроме того, присутствие и дисперсия графена 230 придают CMC материалу 102 способность к поглощению микроволн (например, в диапазоне от 300 МГц до 300 ГГц) и гибкость и, кроме того, усиливают другие характеристики, уже обеспеченные керамической матрицей 210 и углеродными нанотрубками 220, включая энергопоглощение при частотах в диапазоне от средних до высоких значений.
Керамическая матрица 210 может включать матрицы, полученные из любого подходящего керамического материала, в том числе, но не ограничиваясь ими, из керамических материалов на основе карбида, нитрида, оксида и борида, таких как карбонитрид кремния (SiCN), нитрид кремния, карбид кремния, оксид алюминия и т.п. Керамическая матрица 210 может содержать микроструктуры, образованные посредством спекания и уплотнения мелкоизмельченного порошка. Согласно одному из вариантов реализации представляющий собой керамическую матрицу 210 компонент CMC материала 102 получают из мелкоизмельченного порошка SiCN, диаметры частиц которого составляют от 0,1 микрометра (мкм) до 1,0 мкм. Соответственно, CMC материал 102 можно получить с применением порошкообразного SiCN, а не посредством пиролиза предшествующих химических веществ. Получение с помощью порошкообразного SiCN позволяет успешно поддержать дисперсию с точки зрения достижения гомогенизированного состояния и помогает избежать агломерации частиц, так что при операции отливки/прессования можно получить однородную заготовку, готовую для спекания для получения листа CMC материала 102.
Углеродные нанотрубки 220 обычно содержат полые цилиндрические структуры полимеров на основе чистого углерода, которые придают CMC материалу 102 уникальные механические, электрические и химические свойства в зависимости от их конкретной формы и размеров. В настоящем документе префикс «нано-» обычно относится к размерам, составляющим менее 100 нанометров (нм). Углеродные нанотрубки 220 могут содержать «канаты» или пучки нанотрубок, удерживаемые вместе вдоль их длины посредством сил Ван-дер-Ваальса, которые обеспечивают ветвление и соединение соседних нанотрубок. Альтернативно или дополнительно, углеродные нанотрубки 220 могут содержать одностеночные углеродные нанотрубки, многостеночные углеродные нанотрубки, фуллереновые трубки или другие наноструктуры или их комбинации. Согласно одному из вариантов реализации углеродные нанотрубки 220 в CMC материале 102 содержат одностеночные углеродные нанотрубки с длиной в диапазоне от 0,5 миллиметров (мм) до 4 мм и диаметром от 1 нм до 50 нм. Согласно другому варианту реализации углеродные нанотрубки 220 могут содержать смесь одностеночных углеродных нанотрубок (например, для обеспечения электрической проводимости/теплопроводности) и многостеночные углеродные нанотрубки (например, для обеспечения объемного углерода для процесса роста путем соединений).
Графен 230 обычно содержит аллотроп углерода в форме тонкого плоского листа зр2-связанных атомов углерода в сотовой кристаллической решетке. Согласно одному из вариантов реализации графен 230 содержит графеновые пластинки, образующие стопки из нескольких графеновых листов наноразмерной толщины. Альтернативно или дополнительно, графен 230 может содержать нанографеновые пластинки с размерами, составляющими от 6 нм до 8 нм в толщину и от 5 мкм до 25 мкм в ширину.
Иллюстративные подробности получения CMC материала 102, содержащего описанные выше материалы и имеющего описанные выше свойства, приведены ниже. Фиг. 3 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую способ 300 получения CMC материала 102 согласно типичному варианту реализации. Не все стадии на блок-схемах, приведенных в настоящем документе, являются исчерпывающими, указанные стадии могут включать и другие не показанные стадии и могут быть выполнены в альтернативных порядках.
На стадии 302 обеспечивают смесь углеродных нанотрубок 220, графена 230 и SiCN. Каждый материал можно получить из коммерческого источника или разработать/приготовить в соответствии с любым количеством подходящих методов. Например, углеродные нанотрубки 220 можно получить посредством дугового разряда между углеродными электродами в атмосфере инертного газа, и/или графен 230 можно получить путем соединения графеновой пленки с подложкой и нанесенным катализатором. Согласно одному из вариантов реализации углеродные нанотрубки 220 могут быть получены с помощью катализаторов, которые оставляют после себя примеси (например, Fe2O3), при этом для усиления роста и соединения углеродных нанотрубок 220 с графеном 230 можно использовать указанные катализаторы и/или дополнительные катализаторы.
На стадии 304 полученную смесь нагревают для связывания углеродных нанотрубок 220 и графена 230. При этом указанную смесь можно подвергнуть уплотнению и отверждению с помощью нагретого пресса, автоклава, печи, вакуума и т.п. Нагревание смеси составляющих материалов при предварительно заданной температуре в течение предварительно заданного периода времени обеспечивает образование ковалентных связей в местах контакта углеродных нанотрубок 220 и графена 230.
На стадии 306 SiCN, содержащийся в указанной смеси, спекают. При этом такую смесь можно дополнительно нагреть с помощью одного или более из перечисленных выше методов, чтобы вызвать спекание керамического материала, получаемого для указанной смеси. Результатом такого спекания является CMC материал 102, имеющий гибридную керамическую композиционную структуру, который является гибким и легким (например, 2 г/см3) и обладает высокой теплопроводностью и электрической проводимостью (например,>3×106 См/м) для обеспечения улучшенной термостойкости (например, до 1000°С) и защиты от угроз, связанных с применением направленной энергии 104.
На фиг. 4 показана производственная система и способ 400 получения CMC материала 102 согласно типичному варианту реализации. Не все стадии, описанные в настоящем документе, являются исчерпывающими, указанные стадии могут включать и другие не показанные стадии и могут быть выполнены в альтернативных порядках. Кроме того, компоненты технологического оборудования, описанные в настоящем документе, приведены в качестве примера с иллюстративными целями и могут включать альтернативные или дополнительные производственные инструменты или методы.
Для такого варианта реализации предположим, что исходные материалы для получения CMC материала 102 включают одностеночные углеродные нанотрубки, графеновые пластинки и порошок SiCN. Далее для такого варианта реализации предположим, что технологическое оборудование включает загрузочный плунжер 422, матрицу 430, пресс-штемпель 440 и вакуумную печь 460. Как показано на стадии 402, одностеночные углеродные нанотрубки, графеновые пластинки и порошок SiCN смешивают. Полученную смесь 420 можно разместить в загрузочном плунжере 422.
Относительные доли и/или количества керамического материала, одностеночных углеродных нанотрубок и графеновых пластинок могут меняться в зависимости от требуемых рабочих характеристик полученного CMC материала 102. Согласно одному из вариантов реализации смесь, применяемая для получения CMC материала 102, содержит одностеночные углеродные нанотрубки в количестве примерно 20% по массе, графеновые пластинки в количестве примерно 20% по массе и SiCN в порошковой форме в количестве примерно 60% по массе. Соответственно, указанная смесь может составлять примерно 2,1 г/см3 и содержать одностеночные углеродные нанотрубки при примерно 0,42 г/см3, графен при примерно 0,42 г/см3 и SiCN при примерно 1,26 г/см3. Согласно другому варианту реализации указанная смесь может содержать одностеночные углеродные нанотрубки в диапазоне от 10 до 30% по массе, графеновые пластинки в диапазоне от 10 до 30% по массе и SiCN в порошковой форме в диапазоне от 60 до 80% по массе, при этом общая масса одностеночных углеродных нанотрубок и графеновых пластинок составляет менее 40% по массе. Соответственно, указанная смесь может содержать одностеночные углеродные нанотрубки в диапазоне от 0,21 г/см3 до 0,63 г/см3, графеновые пластинки в диапазоне от 0,21 г/см3 до 0,63 г/см3 и SiCN в диапазоне от 1,26 г/см3 до 1,68 г/см3. Согласно другому варианту реализации размер частиц порошкообразного SiCN может составлять от 0,1 мкм до 1,0 мкм, при этом верхний предел устанавливается термодинамикой спекания, а нижний предел выбирают таким образом, чтобы избежать флокуляции частиц. Согласно другому варианту реализации размер частиц порошкообразного SiCN может составлять от 1 мкм до 100 мкм, что обеспечивает возможность использования сырьевых керамических материалов в более крупных кусках и/или с более низким качеством. Согласно еще другому варианту реализации графеновые пластинки имеют объемную плотность от 0,03 грамм на кубический сантиметр (г/см3) до 0,1 г/см3, содержание кислорода менее 1%, содержание углерода более 99,5% по массе и остаточное содержание кислоты менее 0,5% по массе.
Смешивание одностеночных углеродных нанотрубок, графеновых пластинок и порошка SiCN может включать механическое смешивание (например, измельчение в шаровой мельнице) и/или включать применение суспензии одного или нескольких материалов в жидкой суспендирующей среде. Соответственно, стадия 402 может альтернативно или дополнительно включать обеспечение суспензии для смеси для получения дисперсии и/или перемешивание дисперсии. Согласно одному из конкретных вариантов реализации суспензия содержит примерно 10% по массе PS4 (поверхностно-активное вещество на основе кислоты, растворимое в кетонах) и этанол. Такая суспензия позволяет уменьшить высоту седиментации и повысить дисперсию SiCN частиц, что способствует спеканию керамического материала. Указанная суспензия также позволяет избежать повторной агломерации частиц SiCN и облегчает стабилизацию суспензии. Таким образом, полученную дисперсию можно перемешивать с применением вибрационного смесителя Turbula и ультразвукового преобразователя до обеспечения гомогенизации дисперсии (обычно не более тридцати минут, но может зависеть от объема партии).
На стадии 404 загрузочный плунжер 422 вместе со смесью 420 помещают поверх матрицы 430. Соответственно, дисперсию можно вылить на гипсовую пресс-форму для устранения жидкости за счет капиллярного действия. Такой процесс удаления жидкости за счет капиллярного действия может занимать примерно 48 часов. Результатом является деагломерированная форма 450, готовая к отливке/прессованию.
На стадии 406 загрузочный плунжер 422 удаляют из матрицы 430, заполненной пресс-формой 450, и сжимают пресс-форму 450 с применением пресс-штемпеля 440. С помощью пресс-штемпеля 460 пресс-форму 450 можно подвергать горячему прессованию при предварительно заданной температуре, давлении и времени с получением заготовки, готовой к спеканию. Во время этой стадии могут проявиться силы Ван-дер-Ваальса между одностеночными углеродными нанотрубками и графеновыми пластинками при температурах до 250 градусов по Фаренгейту (примерно 121 градусов Цельсия) и давлении порядка 100 фунтов на квадратный дюйм (psi) (примерно 689 кПа). Согласно одному из вариантов реализации с помощью пресс-штемпеля 440 указанную пресс-форму подвергают горячему прессованию при примерно 5000 psi (примерно 34473 кПа) и 250 градусов Цельсия в атмосфере азота с давлением примерно 1 атм. с получением заготовки.
На стадии 408 в вакуумной печи 460 нагревают, повышают давление и спекают пресс-форму 450. Соответственно, такая вакуумная печь 460 позволяет дополнительно обрабатывать пресс-форму 450 в атмосфере азота, азота/аргона, NaCl или определенной комбинации для поддержания образования химических связей между одностеночными углеродными нанотрубками и графеновыми пластинками. Образование химических связей между одностеночными углеродными нанотрубками и графеновыми пластинками может происходить в диапазоне температур от 750 градусов Цельсия до 950 градусов Цельсия. Соответственно, вакуумная печь 460 позволяет нагревать пресс-форму 450 до первой температуры, составляющей от 750 градусов Цельсия до 950 градусов Цельсия, для инициирования образования химических связей между углеродными нанотрубками и графеном.
В общепринятых методах спекания SiCN применяют нагрев при температуре примерно 1300 градусов Цельсия и давлении примерно 217 psi (примерно 1496 кПа). Однако окисление графена (и, таким образом, образование графита) может происходить при температурах выше 1000 градусов Цельсия и приводить к ухудшению свойств. Соответственно, для пресс-формы 450, содержащей смесь 420, в вакуумной печи 460 на пресс-форму 350 можно воздействовать повышенным давлением, чтобы вызвать спекание SiCN при температуре от 750 градусов Цельсия до 950 градусов Цельсия. Это позволяет обеспечить ковалентное превращение sp-2 углеродных связей между одностеночными углеродными нанотрубками и графеновыми пластинками при одновременном предотвращении окисления графена, которое в противном случае происходит при 1000 градусов Цельсия или более. Соответственно, после инициирования образования химических связей между углеродными нанотрубками и графеном при первой температуре, составляющей от 750 градусов Цельсия до 950 градусов Цельсия, в вакуумной печи 460 можно воздействовать на пресс-форму 350 повышенным давлением при второй температуре, которая выше первой температуры, чтобы вызвать спекание SiCN при температуре ниже 1000 градусов Цельсия. Чтобы сделать это, в вакуумной печи 460 можно, например, воздействовать на пресс-форму 350 повышенным давлением от 297 psi (примерно 2047 кПа) до 376 (примерно 2592 кПа), что приводит к спеканию SiCN в диапазоне от 750 градусов Цельсия до 950 градусов Цельсия, соответственно. Это обеспечивает ковалентное превращение sp2-углерода между графеновыми пластинками и одностеночными углеродными нанотрубками внутри спеченного SiCN (например, образование ковалентных С-С связей между слоями графена 230 и углеродными нанотрубками 220 внутри керамической матрицы 210). В результате получают CMC материал 102, содержащий керамическую матрицу 210 порошкообразного SiCN, углеродные нанотрубки 220 и графен 230, окисление которого было предотвращено, с улучшенными механическими, электрическими и электромагнитными свойствами, уже описанными выше.
Согласно одному из вариантов реализации в вакуумной печи 460 заготовку нагревают со скоростью от 1 до 14 градусов Цельсия с линейным возрастанием в течение времени, основанном на температуре спекания SiCN, применяемой для получения керамической матрицы 210 CMC материала 102. Например, если температуру спекания устанавливают равной 800 градусов Цельсия, одностеночные углеродные нанотрубки могут начать связываться с графеновыми пластинками при температуре около 750 градусов Цельсия и когда тепло возрастает до 800 градусов Цельсия может начаться истинное спекание. Соответственно, в вакуумной печи 460 можно применять 750 градусов Цельсия и 376 psi (примерно 2592 кПа) при скорости нагревания от 1 до 14 градусов Цельсия в течение от 1 до 13 часов с линейным возрастанием или, альтернативно, применять 950 градусов Цельсия и 297 psi (примерно 2047 кПа) при скорости нагревания от 1 до 14 Цельсия в течение от 1 до 16 часов с линейным возрастанием. После достижения максимальной температуры для полученной заготовки в вакуумной печи 460 можно поддерживать постоянную максимальную температуру в течение от 3 до 8 часов.
На стадии 410 пресс-форму 450 удаляют из матрицы 430 и подготавливают к установке. Например, при подготовке к нанесению краски края готового гибридного керамического материала можно отшлифовать песком и/или отрезать от панели таким образом, чтобы ее можно было установить надлежащим образом. В результате получают гибкий лист CMC материала 102, показанный на 412, который можно использовать для любого применения, в котором требуется керамический материал с усиленными свойствами прочности, гибкости, термостойкости и/или энергетического барьера.
Конкретное применение CMC материал 102 с высокими эксплуатационными характеристиками находит в производстве воздушных судов. Рассмотрим более подробно приведенные чертежи, варианты реализации настоящего изобретения могут быть описаны в контексте способа 500 производства и обслуживания воздушных судов, как показано на фиг. 5, и воздушного судна 502, как показано на фиг. 6. Во время предсерийного производства типичный способ 500 может включать спецификацию и проектирование 504 воздушного судна 502 и материальное снабжение 506. Во время производства происходит изготовление 508 компонентов и сборочных узлов и интеграция 510 систем воздушного судна 502. После этого воздушное судно 502 может пройти процедуру сертификации и доставки 512 для введения в эксплуатацию 514. При эксплуатации покупателем для воздушного судна 502 составляют график регулярного технического обеспечения и обслуживания 516 (который также может включать модификацию, перестройку, переоборудование и т.п.).
Каждый из указанных процессов предложенного способа 500 можно осуществить или выполнить с помощью системного интегратора, сторонней организации и/или оператора (например, покупателя). Для целей настоящего описания системный интегратор может без ограничения включать любое количество самолетостроительных предприятий и субподрядчиков для производства основных систем; сторонняя организация может без ограничения включать любое количество продавцов, субподрядчиков и поставщиков; и оператор может представлять собой авиакомпанию, лизинговую компанию, военные власти, организацию технического обслуживания и т.п.
Как показано на фиг. 6, воздушное судно 502, произведенное согласно типичному способу 500, может содержать корпус 518 с множеством систем 520 и внутреннюю часть 522. Примеры систем 520 высокого уровня включают одну или более силовую установку 524, электрическую систему 526, гидравлическую систему 528 и систему 530 жизнеобеспечения. Может быть включено любое количество других систем. Хотя приводится пример авиакосмической промышленности, принципы настоящего изобретения можно использовать и в других отраслях, таких как автомобильная промышленность.
Аппаратура и способы, реализованные в настоящем документе, могут быть использованы на любой одной или более стадий способа 500 производства и технического обслуживания. Поэтому на производственных стадиях 508 и 510 можно использовать один или более вариантов реализации аппаратуры, вариантов реализации способа или их комбинацию. Аналогичным образом, один или более вариантов реализации аппаратуры, вариантов реализации способа или их комбинацию можно использовать при эксплуатации воздушного судна 502, например и без ограничения, для технического обеспечения и обслуживания 516. Например, методы и системы, описанные в настоящем документе, можно использовать на стадиях 506, 508, 510, 514 и/или 516 и/или их можно использовать для корпуса 518 и/или внутренней части 522 или даже для любой из систем, выбранной из силовой установки 1924, электрической системы 1926, системы жизнеобеспечения 1930, гидравлической системы 1928, или для систем 1920 в целом.
Согласно одному из вариантов реализации CMC материал 102 включает часть корпуса 118 (например, часть композитной детали, применяемой в крыле воздушного судна) и производится во время изготовления 508 компонентов и сборочных узлов. При интеграции 510 систем CMC материал 102 можно смонтировать вместе с другими слоями с получением композитной детали для воздушного судна и затем его можно использовать при эксплуатации 514 до тех пор, пока износ не сделает эту деталь непригодной для применения. Далее на этапе технического обеспечения и обслуживания 516 такая деталь может быть отбракована и заменена на вновь изготовленную деталь, содержащую новый CMC материал 102.
Любой из различных элементов управления, показанных на фигурах или описанных в настоящем документе, может быть выполнен в виде аппаратного средства, программного обеспечения, программного обеспечения, зашитого в постоянном запоминающем устройстве, или определенной комбинации перечисленных элементов. Например, элемент может быть выполнен в виде выделенного аппаратного средства. Элементы выделенного аппаратного средства могут называться «процессорами», «контроллерами» или можно использовать похожую терминологию. Предоставленные процессором функциональные возможности можно обеспечить с помощью одного выделенного процессора, одного коллективно используемого процессора или с помощью множества отдельных процессоров, некоторые из которых могут находиться в коллективном использовании. Более того, явное применение термина «процессор» или «контроллер» не должно рассматриваться как относящееся исключительно к аппаратному средству, способному выполнять программы, и может косвенно включать, без ограничения, аппаратное средство в виде процессора цифровой обработки сигналов (DSP), сетевой процессор, специализированную заказную интегральную схему (ASIC) или другую схему, вентильную матрицу с эксплуатационным программированием (FPGA), постоянное запоминающее устройство (ROM) для хранения программного обеспечения, запоминающее устройство с произвольным доступом (RAM), энергонезависимое запоминающее устройство, логическую схему или компонент или модуль другого физического аппаратного средства.
Кроме того, элемент может быть выполнен в виде инструкций, исполняемых процессором или компьютером для осуществления функций указанного элемента. Некоторыми примерами инструкций являются программное обеспечение, программный код и программное обеспечение, зашитое в постоянном запоминающем устройстве. Указанные инструкции являются работающими, когда они выполняются процессором и приказывают процессору осуществлять функции данного элемента. Такие инструкции могут храниться в устройствах хранения данных, которые могут читаться процессором. Некоторыми примерами таких устройств хранения данных являются цифровые или твердотельные запоминающие устройства, запоминающие устройства на магнитном носителе, такие как магнитные диски и магнитные ленты, накопители на жестких дисках или оптически читаемые устройства цифрового хранения данных.
Кроме того, настоящее изобретение включает варианты реализации согласно следующим пунктам:
Пункт 1. Способ получения композиционной структуры с керамической матрицей, включающий:
обеспечение смеси углеродных нанотрубок, графена и карбонитрида кремния;
нагревание смеси для связывания углеродных нанотрубок и графена; и
спекание карбонитрида кремния в смеси.
Пункт 2. Способ по пункту 1, дополнительно включающий:
нагревание указанной смеси до первой температуры для инициирования образования химических связей между углеродными нанотрубками и графеном; и
повышение давления смеси во время ее нагревания при второй температуре для обеспечения спекания карбонитрида кремния в смеси при температуре ниже 1000 градусов Цельсия.
Пункт 3. Способ по пункту 2, согласно которому:
первая температура составляет от 750 градусов Цельсия до 950 градусов Цельсия;
вторая температура выше первой температуры;
спекание карбонитрида кремния в смеси осуществляют после нагревания до первой температуры, инициирующей образование химических связей между углеродными нанотрубками и графеном; и
повышение давления смеси осуществляют в диапазоне давлений от 297 psi (примерно 2047 кПа) до 376 (примерно 2592 кПа) для предотвращения окисления графена и образования графита, которое в противном случае происходит при 1000 градусов Цельсия или более.
Пункт 4. Способ по пункту 2, дополнительно включающий:
повышение давления смеси в автоклаве, в котором на указанную смесь воздействуют по меньшей мере одним веществом, выбранным из азота, азота/аргона или NaCl, для поддержания образования химических связей между углеродными нанотрубками и графеном.
Пункт 5. Способ по пункту 2, дополнительно включающий:
обеспечение суспензии для смеси для получения дисперсии;
перемешивание дисперсии;
разливку дисперсии в пресс-форму; и
горячее прессование пресс-формы с получением заготовки.
Пункт 6. Способ по пункту 5, дополнительно включающий:
перемешивание дисперсии с помощью вибрационного смесителя Turbula и ультразвукового преобразователя; и
горячее прессование пресс-формы при примерно 5000 psi (примерно 34473 кПа) и 250 градусов Цельсия в атмосфере азота с давлением примерно 1 атм. с получением заготовки;
при этом указанная суспензия содержит примерно 10% по массе PS4 и этанол.
Пункт 7. Способ по пункту 5, дополнительно включающий:
нагревание заготовки со скоростью от 1 до 14 градусов Цельсия в течение от 1 до 16 часов; и
поддержание постоянной максимальной температуры для заготовки в течение от 3 до 8 часов с получением композиционной структуры с керамической матрицей.
Пункт 8. Способ по пункту 7, дополнительно включающий:
установку композиционной структуры с керамической матрицей в качестве обшивки воздушного судна.
Пункт 9. Способ по пункту 1, согласно которому:
углеродные нанотрубки содержат одностеночные углеродные нанотрубки с длиной от 0,5 миллиметра до 4 миллиметров и диаметром от 1 нанометра до 50 нанометров, при этом количество углеродных нанотрубок в смеси составляет от 10 до 30% по массе;
графен содержит нанографеновые пластинки с размером, составляющим от 6 до 8 нм в толщину и от 5 до 25 мкм в ширину, при этом количество графена в смеси составляет от 10 до 30% по массе;
карбонитрид кремния содержит порошок с размерами частиц от 0,1 до 1 микрометра в диаметре, при этом количество карбонитрида кремния составляет от 60 до 80% по массе; и
общая масса углеродных нанотрубок и графена в указанной смеси составляет менее 40% по массе.
Пункт 10. Композиционный материал с керамической матрицей, содержащий: углеродные нанотрубки;
графен, химически связанный с углеродными нанотрубками; и
карбонитрид кремния, спеченный в смеси с углеродными нанотрубками и графеном.
Пункт 11. Композиционный материал с керамической матрицей по пункту 10, содержащий:
углеродные нанотрубки в количестве примерно 20% по массе;
графен в количестве примерно 20% по массе; и
карбонитрид кремния в порошковой форме в количестве примерно 60% по массе.
Пункт 12. Композиционный материал с керамической матрицей по пункту 10, содержащий:
углеродные нанотрубки в диапазоне от 10 до 30% по массе;
графен в диапазоне от 10 до 30% по массе; и
карбонитрид кремния в порошковой форме в диапазоне от 60 до 80% по массе;
при этом общая масса углеродных нанотрубок и графена в указанной смеси составляет менее 40% по массе.
Пункт 13. Композиционный материал с керамической матрицей по пункту 10, отличающийся тем, что:
композиционный материал с керамической матрицей составляет примерно 2,1 г/см3;
углеродные нанотрубки составляют примерно 0,42 г/см3;
графен составляет примерно 0,42 г/см3, и
карбонитрид кремния составляет примерно 1,26 г/см3.
Пункт 14. Композиционный материал с керамической матрицей по пункту 10, содержащий:
углеродные нанотрубки в диапазоне от 0,21 г/см3 до 0,63 г/см3;
графен в диапазоне от 0,21 г/см3 до 0,63 г/см3; и
карбонитрид кремния в диапазоне от 1,26 г/см3 до 1,68 г/см3;
при этом общая масса углеродных нанотрубок и графена составляет менее 40% по массе.
Пункт 15. Композиционный материал с керамической матрицей по пункту 10, отличающийся тем, что:
углеродные нанотрубки содержат одностеночные углеродные нанотрубки с длиной от 0,5 миллиметра до 4 миллиметров и диаметром от 1 нанометра до 50 нанометров.
Пункт 16. Композиционный материал с керамической матрицей по пункту 10, отличающийся тем, что:
графен содержит нанографеновые пластинки с размером, составляющим от 6 до 8 нм в толщину и от 5 до 25 мкм в ширину.
Пункт 17. Композиционный материал с керамической матрицей по пункту 1, отличающийся тем, что:
перед спеканием карбонитрид кремния содержит порошок с размерами частиц от 0,1 до 1 микрометра в диаметре.
Пункт 18. Композиционный материал с керамической матрицей по пункту 10, отличающийся тем, что:
углеродные нанотрубки и графен образуют химические связи при первой температуре, составляющей от 750 градусов Цельсия до 950 градусов Цельсия.
Пункт 19. Композиционный материал с керамической матрицей по пункту 18, отличающийся тем, что:
карбонитрид кремния спекают при второй температуре, которая выше первой температуры.
Пункт 20. Композиционный материал с керамической матрицей по пункту 19, отличающийся тем, что:
карбонитрид кремния спекают при давлении от 297 psi (примерно 2047 кПа) до 376 (примерно 2592 кПа).
Хотя в настоящем документе описаны конкретные варианты реализации, объем изобретения не ограничивается указанными конкретными вариантами реализации. Объем настоящего изобретения определяется приведенной ниже формулой изобретения и любыми ее эквивалентами.

Claims (56)

1. Способ получения композиционной структуры с керамической матрицей, включающий:
обеспечение смеси углеродных нанотрубок, графена и карбонитрида кремния;
нагревание смеси для связывания углеродных нанотрубок и графена и
спекание карбонитрида кремния в смеси,
где температура в ходе спекания составляет ниже 1000 градусов Цельсия.
2. Способ по п. 1, дополнительно включающий:
нагревание указанной смеси до первой температуры для инициирования образования химических связей между углеродными нанотрубками и графеном и
повышение давления смеси в ходе ее нагревания при второй температуре с обеспечением спекания карбонитрида кремния в смеси при температуре ниже 1000 градусов Цельсия.
3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что:
первая температура составляет от 750 градусов Цельсия до 950 градусов Цельсия;
вторая температура выше первой температуры;
спекание карбонитрида кремния в смеси осуществляют после нагревания до первой температуры, инициирующей образование химических связей между углеродными нанотрубками и графеном и
повышение давления смеси осуществляют в диапазоне давлений от 297 psi (примерно 2047 кПа) до 376 psi (примерно 2592 кПа) для предотвращения окисления графена и образования графита, которое в противном случае происходит при 1000 градусов Цельсия или более.
4. Способ по п. 2, дополнительно включающий
повышение давления смеси в автоклаве, в котором на указанную смесь воздействуют по меньшей мере одним веществом, выбранным из азота, азота/аргона или NaCl, для поддержания образования химических связей между углеродными нанотрубками и графеном.
5. Способ по п. 2, дополнительно включающий:
обеспечение суспензии для смеси для получения дисперсии;
перемешивание дисперсии;
разливку дисперсии в пресс-форму и
горячее прессование пресс-формы с получением заготовки.
6. Способ по п. 5, дополнительно включающий:
перемешивание дисперсии с помощью вибрационного смесителя Turbula и ультразвукового преобразователя и
горячее прессование пресс-формы при примерно 5000 psi (примерно 34473 кПа) и 250 градусах Цельсия в атмосфере азота с давлением примерно 1 атм с получением заготовки;
при этом указанная суспензия содержит примерно 10% по массе PS4 и этанол.
7. Способ по п. 5, дополнительно включающий:
нагревание заготовки со скоростью от 1 до 14 градусов Цельсия в течение от 1 до 16 часов и
поддержание постоянной максимальной температуры для заготовки в течение от 3 до 8 часов с получением композиционной структуры с керамической матрицей.
8. Способ по п. 7, дополнительно включающий
установку композиционной структуры с керамической матрицей в качестве обшивки воздушного судна.
9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что:
углеродные нанотрубки содержат одностеночные углеродные нанотрубки с длиной от 0,5 миллиметра до 4 миллиметров и диаметром от 1 нанометра до 50 нанометров, при этом количество углеродных нанотрубок в смеси составляет от 10 до 30% по массе;
графен содержит нанографеновые пластинки с размером, составляющим от 6 до 8 нм в толщину и от 5 до 25 мкм в ширину, при этом количество графена в смеси составляет от 10 до 30% по массе;
карбонитрид кремния содержит порошок с размерами частиц от 0,1 до 1 микрометра в диаметре, при этом количество карбонитрида кремния составляет от 60 до 80% по массе; и
общая масса углеродных нанотрубок и графена в указанной смеси составляет менее 40% по массе.
10. Композиционный материал с керамической матрицей из карбонитрида кремния, спеченного с углеродными нанотрубками и графеном.
11. Композиционный материал по п. 10, содержащий:
углеродные нанотрубки в количестве примерно 20% по массе;
графен в количестве примерно 20% по массе и
карбонитрид кремния в порошковой форме в количестве примерно 60% по массе.
12. Композиционный материал по п. 10, содержащий:
углеродные нанотрубки в диапазоне от 10 до 30% по массе;
графен в диапазоне от 10 до 30% по массе и
карбонитрид кремния в порошковой форме в диапазоне от 60 до 80% по массе;
при этом общая масса углеродных нанотрубок и графена в указанной смеси составляет менее 40% по массе.
13. Композиционный материал по п. 10, отличающийся тем, что
углеродные нанотрубки содержат одностеночные углеродные нанотрубки с длиной от 0,5 миллиметра до 4 миллиметров и диаметром от 1 нанометра до 50 нанометров.
14. Композиционный материал по п. 10, отличающийся тем, что
графен содержит нанографеновые пластинки с размером, составляющим от 6 до 8 нм в толщину и от 5 до 25 мкм в ширину.
15. Композиционный материал по п. 10, отличающийся тем, что:
перед спеканием карбонитрид кремния содержит порошок с размерами частиц от 0,1 до 1 микрометра в диаметре.
16. Композиционный материал по п. 10, отличающийся тем, что
углеродные нанотрубки и графен образуют химические связи при первой температуре, составляющей от 750 градусов Цельсия до 950 градусов Цельсия.
17. Композиционный материал по п. 16, отличающийся тем, что
карбонитрид кремния спекают при второй температуре, которая выше первой температуры.
18. Композиционный материал по п. 17, отличающийся тем, что
карбонитрид кремния спекают при давлении от 297 psi (примерно 2047 кПа) до 376 (примерно 2592 кПа).
RU2017127988A 2016-09-29 2017-08-04 Получение композиционных материалов с керамической матрицей, содержащих углеродные нанотрубки и графен RU2744611C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/279,825 2016-09-29
US15/279,825 US10091916B2 (en) 2016-09-29 2016-09-29 Fabrication of ceramic matrix composites with carbon nanotubes and graphene

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2017127988A RU2017127988A (ru) 2019-02-04
RU2017127988A3 RU2017127988A3 (ru) 2020-10-16
RU2744611C2 true RU2744611C2 (ru) 2021-03-11

Family

ID=59631568

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017127988A RU2744611C2 (ru) 2016-09-29 2017-08-04 Получение композиционных материалов с керамической матрицей, содержащих углеродные нанотрубки и графен

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10091916B2 (ru)
EP (1) EP3301081B1 (ru)
JP (1) JP7046548B2 (ru)
CN (1) CN107879755B (ru)
RU (1) RU2744611C2 (ru)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT201600130609A1 (it) * 2016-12-23 2018-06-23 Directa Plus Spa Pallina da golf comprendente grafene
KR20240059625A (ko) * 2021-09-14 2024-05-07 노스이스턴 유니버시티 열성형성 붕소계 세라믹 재료 및 열 관리에서의 사용
KR102526498B1 (ko) * 2021-11-30 2023-04-28 우리랩스 주식회사 전투용 미사일 드론
CN115353400B (zh) * 2022-09-29 2023-06-06 四川交蓉思源科技有限公司 一种增韧氮化硅陶瓷材料及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130127749A (ko) * 2012-05-15 2013-11-25 한국과학기술원 금속-코팅된 탄소나노튜브로 강화된 세라믹 나노복합 분말 및 그의 제조 방법
US20140378294A1 (en) * 2011-07-29 2014-12-25 The Arizona Board Of Regents, On Behalf Of The University Of Arizona Graphene-Reinforced Ceramic Composites and Uses Therefor
RU2570691C1 (ru) * 2014-11-18 2015-12-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВПО МГТУ "СТАНКИН") Способ получения нанокомпозита графена и карбида вольфрама
EP2897921A4 (en) * 2012-09-20 2016-06-01 Penn State Res Found PROCESS FOR PRODUCING GRAPHENE / SILICON CARBIDE CERAMIC COMPOSITES
CN105908041A (zh) * 2016-04-27 2016-08-31 富耐克超硬材料股份有限公司 高韧性聚晶复合材料和高韧性聚晶刀片及其制备方法

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6875374B1 (en) * 2003-02-26 2005-04-05 The Regents Of The University Of California Ceramic materials reinforced with single-wall carbon nanotubes as electrical conductors
JP2006524631A (ja) * 2003-04-28 2006-11-02 リーンドロ バルザーノ， 単一壁のカーボンナノチューブ−セラミック複合体および使用方法
WO2007029588A1 (ja) * 2005-09-07 2007-03-15 National University Corporation Tohoku University 高機能複合材料及びその製造方法
US8715439B2 (en) 2008-03-07 2014-05-06 The Boeing Company Method for making hybrid metal-ceramic matrix composite structures and structures made thereby
US7897876B2 (en) 2009-01-05 2011-03-01 The Boeing Company Carbon-nanotube/graphene-platelet-enhanced, high-conductivity wire
JP2010189214A (ja) * 2009-02-17 2010-09-02 Hokkaido Univ セラミックス焼結体およびその製造方法
CN101964292B (zh) * 2009-07-24 2012-03-28 清华大学 石墨烯片-碳纳米管膜复合结构及其制备方法
BR112012010907A2 (pt) 2009-11-23 2019-09-24 Applied Nanostructured Sols "materiais compósitos de cerâmica contendo materiais de fibra infundidos em nanotubo de carbono e métodos para a produção dos mesmos"
WO2012073998A1 (ja) * 2010-12-02 2012-06-07 独立行政法人物質・材料研究機構 カーボンナノチューブ連結のグラフェンシートフィルムとその製造方法及びそれを用いたグラフェンシートキャパシター
US9455094B2 (en) 2011-11-18 2016-09-27 William Marsh Rice University Graphene-carbon nanotube hybrid materials and use as electrodes
WO2013119806A1 (en) * 2012-02-07 2013-08-15 Kansas State University Research Foundation Boron-modified silazanes for synthesis of sibnc ceramics
WO2013190398A1 (en) 2012-06-21 2013-12-27 Indian Institute Of Technology Madras Graphene functionalized carbon nanotube polymer composites and methods for their preparation and use
CN103571215A (zh) * 2012-07-18 2014-02-12 天瑞企业股份有限公司 高导热及emi遮蔽的高分子复合材
JP6164695B2 (ja) * 2012-07-30 2017-07-19 国立大学法人信州大学 複合フィルムの製造方法
CN102942369A (zh) * 2012-11-12 2013-02-27 东华大学 在玻璃基片上制备稀土修饰碳纳米管-石墨烯的陶瓷复合薄膜的方法
CN103288466B (zh) 2013-03-08 2014-08-20 西北工业大学 原位自生碳纳米管改性硅碳氮陶瓷基复合材料的制备方法
CN103145411B (zh) * 2013-03-08 2014-10-22 山东大学 石墨烯和碳纳米管协同强韧的双相磷酸钙复合材料及其制备方法
SK292013A3 (sk) * 2013-03-18 2014-10-03 Ústav Anorganickej Chémie, Sav Kompozitný materiál s homogénnou distribúciou uhlíkových nanorúrok a spôsob jeho výroby
CN104393233B (zh) * 2014-10-10 2017-05-24 南京中储新能源有限公司 一种基于石墨烯阵列的碳硫复合电极及二次电池
US10836135B2 (en) 2014-10-24 2020-11-17 Florida State University Research Foundation, Inc. Three-dimensional multi-reinforced composites and methods of manufacture and use thereof
CN104609865A (zh) * 2015-02-09 2015-05-13 广东工业大学 一种氮化硅基导电陶瓷的制备方法及氮化硅基导电陶瓷刀具的成型方法
CN105542447B (zh) * 2015-12-04 2018-01-02 广东工业大学 一种低黏度高热导率的导热绝缘塑料及其制备方法
CN105753492B (zh) * 2016-01-27 2018-08-07 天津大学 氮化硅和碳纳米管纤维的复合材料及其制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140378294A1 (en) * 2011-07-29 2014-12-25 The Arizona Board Of Regents, On Behalf Of The University Of Arizona Graphene-Reinforced Ceramic Composites and Uses Therefor
US8962504B2 (en) * 2011-07-29 2015-02-24 Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Graphene-reinforced ceramic composites and uses therefor
KR20130127749A (ko) * 2012-05-15 2013-11-25 한국과학기술원 금속-코팅된 탄소나노튜브로 강화된 세라믹 나노복합 분말 및 그의 제조 방법
EP2897921A4 (en) * 2012-09-20 2016-06-01 Penn State Res Found PROCESS FOR PRODUCING GRAPHENE / SILICON CARBIDE CERAMIC COMPOSITES
RU2570691C1 (ru) * 2014-11-18 2015-12-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВПО МГТУ "СТАНКИН") Способ получения нанокомпозита графена и карбида вольфрама
CN105908041A (zh) * 2016-04-27 2016-08-31 富耐克超硬材料股份有限公司 高韧性聚晶复合材料和高韧性聚晶刀片及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20180092256A1 (en) 2018-03-29
US10091916B2 (en) 2018-10-02
CN107879755B (zh) 2022-03-11
JP7046548B2 (ja) 2022-04-04
EP3301081A1 (en) 2018-04-04
EP3301081B1 (en) 2021-10-27
RU2017127988A3 (ru) 2020-10-16
RU2017127988A (ru) 2019-02-04
JP2018108918A (ja) 2018-07-12
CN107879755A (zh) 2018-04-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2744611C2 (ru) Получение композиционных материалов с керамической матрицей, содержащих углеродные нанотрубки и графен
Feilden et al. 3D printing bioinspired ceramic composites
Ramachandran et al. Multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs)-reinforced ceramic nanocomposites for aerospace applications: a review
Isakov et al. 3D printed anisotropic dielectric composite with meta-material features
US9604848B2 (en) Solid carbon products comprising carbon nanotubes and methods of forming same
JP2016204244A (ja) 反応焼結炭化ケイ素部材の製造方法
Lu et al. Complex shaped boron carbides from negative additive manufacturing
Tang et al. Preparation of carbon fiber-reinforced SiC ceramics by stereolithography and secondary silicon infiltration
Hu et al. Fabrication of porous PZT ceramics using micro-stereolithography technology
Wang et al. A review: 3D printing of microwave absorption ceramics
Duan et al. Electromagnetic interference shielding and mechanical properties of Si3N4–SiOC composites fabricated by 3D-printing combined with polymer infiltration and pyrolysis
Wang et al. Preparation of porous SiC ceramics skeleton with low-cost and controllable gradient based on liquid crystal display 3D printing
JP2018002556A (ja) セラミック複合体、飛翔体用レドーム、セラミック複合体の製造方法及び飛翔体用レドームの製造方法
Guo et al. Application of SiO2-coated SiC powder in stereolithography and sintering densification of SiC ceramic composites
JP2019527667A (ja) セラミックとポリマーとの複合材、その作製方法および使用
Ghaltaghchyan et al. Effect of additives on selective laser sintering of silicon carbide
Shi et al. Investigation of curing behavior and mechanical properties of SiC ceramics prepared by vat photopolymerization combined with pressureless liquid-phase sintering using Al2O3-coated SiC powder
WO2021200724A1 (ja) 窒化ホウ素焼結体、複合体及びこれらの製造方法、並びに放熱部材
JP2010265154A (ja) 炭化硼素焼結体及びこの炭化硼素焼結体の製造方法
CN116425548B (zh) 一种基于颗粒级配粉体的粘结剂喷射打印碳化硅陶瓷复合材料及其制备方法
JP2002255650A (ja) 高破壊靭性ＳｉＣ繊維強化型ＳｉＣ複合材料の製造方法
WO2021200973A1 (ja) 複合体の製造方法
Khaliq Ceramic matrix composites (CMCs)
KR100673432B1 (ko) 탄소나노튜브를 함유한 탄소 복합체의 제조방법
Hu et al. Lightweight Cf/SiC Composites with High Fiber Content Fabricated by Binder Jetting Additive Manufacturing and Liquid Silicon Infiltration