[发明专利]一种用于雷电防护的半导体材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于雷电防护的半导体材料及其制备方法，包括以下重量份的原料：石墨42‑58份、导电橡胶15‑22份、氟化钙2.4‑5份、硬脂酸铵3‑6份、氯化铁5‑8份、白云母12‑16份、纳米二氧化硅6‑10份、硫酸钠2.6‑5.5份、聚丙烯酰胺10‑15份、聚四氟乙烯8‑12份、偶联剂1.6‑3.4份和菖蒲4‑8份。本发明原料来源广泛，通过各种原料之间的相互作用，制备成品的相容性好，材料分散均匀程度高，具有良好的防雷效果，应用前景广阔。

技术领域

本发明涉及雷电防护领域，具体是一种用于雷电防护的半导体材料。

背景技术

雷电是一种普通的自然现象，是高密度正、负电荷集中在边界上的放电现象，它具有高电压、大电流、电流上升率高等特点，雷击时电压可高达2MV，峰值电流可达200kA，雷电以μs级的瞬间放出数十至数百kW·h的能量，可产生30000℃的高温和10个以上大气压力。自然界每年都有几百万次闪电，雷电灾害是“联合国国际减灾十年”公布的最严重的十种自然灾害之一。最新统计资料表明，雷电造成的损失已经上升到自然灾害的第三位。全球每年因雷击造成人员伤亡、财产损失不计其数。雷电灾害所涉及的范围几乎遍布各行各业。

半导体是人类当代工业发展中不可或缺的材料，通常意义上讲，半导体是指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料。半导体在收音机、电视机以及测温上有着广泛的应用。半导体材料可按化学组成来分，再将结构与性能比较特殊的非晶态与液态半导体单独列为一类。按照这样分类方法可将半导体材料分为元素半导体、无机化合物半导体、有机化合物半导体和非晶态与液态半导体，人们在半导体材料中掺杂金属粒子来防雷，最常见的是防雷电缆。

但是现有的防雷电缆掺杂的一些金属粒度不均匀，半导体材料表面总是存在局部电子电流和离子电流不相等，造成半导体材料表面形成电荷累积，防雷效率不佳。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于雷电防护的半导体材料，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于雷电防护的半导体材料，包括以下重量份的原料：石墨42-58份、导电橡胶15-22份、氟化钙2.4-5份、硬脂酸铵3-6份、氯化铁5-8份、白云母12-16份、纳米二氧化硅6-10份、硫酸钠2.6-5.5份、聚丙烯酰胺10-15份、聚四氟乙烯8-12份、偶联剂1.6-3.4份和菖蒲4-8份。

作为本发明进一步的方案：石墨采用三层石墨、多层石墨和氧化石墨中的一种或者两种以上以任意比混合的混合物，偶联剂采用钛酸酯偶联剂或者硅烷偶联剂中的一种。

作为本发明进一步的方案：硫酸钠的粒度为0.65-2.38mm，氟化钙的粒度为1.34-3.52mm。

所述用于雷电防护的半导体材料的制备方法，具体步骤如下：

步骤一，将菖蒲与其重量8-15倍的质量分数为70-85%的乙醇溶液放在反应釜中并且加入催化剂，在158-185摄氏度下反应20-30分钟，将反应产物冷却并且加入无水乙醇进行萃取，液相静置分层为有机相和乙醇水溶液相，对有机相进行减压蒸馏，即可得到菖蒲提取液；

步骤二，将石墨和白云母球磨至50-80目，得到石墨粉和白云母粉，将石墨粉、白云母粉、菖蒲提取液、硬脂酸铵、氯化铁和水混合搅拌，然后在260-330W的超声波下进行分散，得到第一分散液；

步骤三，将纳米二氧化硅、硫酸钠和聚丙烯酰胺加入温度为65-76摄氏度的甘油中，再向其中加入氟化钙并且超声波分散25-40分钟，得到第二分散液；