[发明专利]无需烧结制备高气孔率纳米晶碳化硅泡沫陶瓷的方法

权利要求书

1.一种无需烧结制备高气孔率纳米晶碳化硅泡沫陶瓷的方法，其特征是，该方法包括以下步骤：

(1).混合物粉末：以硅粉的重量份为基准；将硅粉70～140重量份，乙炔碳黑30～60重量份，添加剂0～5重量份在振动球磨机上球磨，使它们充分混合得到混合物粉末；

所述的添加剂选自NH₄F、NH₄Cl、(NH₄)₂CO₃所组成的组中的至少一种；

(2).配制预配液：以有机物单体的重量份为基准；将有机物单体5～20重量份，交联剂1～5重量份，分散剂1～4重量份，发泡剂1～10重量份，水64～92重量份进行混合，得到预配液；

所述的有机单体为丙烯酰胺；所述的交联剂为N，N′-亚甲基双丙烯酰胺；所述的分散剂为四甲基氢氧化铵溶液；所述的发泡剂为辛胺或戊酸；

(3).进行发泡和凝胶：以步骤(1)得到的混合物粉末的重量份为基准；将100重量份步骤(2)得到的预配液装入搅拌器中搅拌，加入50～200重量份步骤(1)得到的混合物粉末，制成浆料；将此浆料搅拌发泡5～30分钟后，添加0.05～5重量份引发剂和0.05～1重量份催化剂后注入到无孔模具中并保持在温度为60～80℃的恒温箱中，保温引发凝胶反应制得Si-C湿泡沫凝胶，将此湿泡沫凝胶脱模后放入烘箱中充分干燥制得Si-C泡沫；

所述的引发剂为质量比1∶1的过硫酸铵与乙酰丙酮的混合物；所述的催化剂为四甲基乙二胺；

(4).进行燃烧合成反应：将步骤(3)制得的Si-C泡沫装入多孔石墨坩埚中，坩埚放入反应器中，先对反应器抽真空，再通入氮气，使压力控制在0.5～5MPa之间，然后诱发Si-C泡沫燃烧反应；燃烧反应完成后冷却至室温，释放反应器内压力，得到碳化硅泡沫陶瓷的骨架晶粒为纳米晶SiC的高气孔率纳米晶SiC泡沫陶瓷；

所述的碳化硅泡沫陶瓷的气孔率范围为70％～92％。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是：所述的在振动球磨机上球磨的时间为1～5小时。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征是：所述的在恒温箱中保温的时间为10～30分钟。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征是：步骤(4)所述的压力为2.5～5MPa之间。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征是：所述的碳化硅泡沫陶瓷骨架的纳米晶SiC的粒径为80～300nm。

6.根据权利要求1或5所述的方法，其特征是：碳化硅泡沫陶瓷的抗弯强度范围为0.1～1.6MPa。

7.根据权利要求1或5所述的方法，其特征是：碳化硅泡沫陶瓷的密度范围为0.26～0.9g/cm³。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征是：碳化硅泡沫陶瓷的密度范围为0.26～0.9g/cm³。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征是：所述的硅粉的纯度为99.9％，粒径范围为0.1～100微米；所述的乙炔碳黑的纯度为99.9％，粒径范围为≤30纳米。

10.一种纳米晶骨架的SiC泡沫陶瓷，其特征是：根据权利要求1～9任意一项所述的方法制备得到，所述的纳米晶骨架的SiC泡沫陶瓷的气孔率范围为70％～92％，所述的纳米晶骨架的SiC泡沫陶瓷的骨架为纳米晶SiC晶粒。