[发明专利]一种高强低阻导电陶瓷膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高强低阻导电陶瓷膜及其制备方法，其由以下质量百分比的组成物通过共混‑烧结法制备而得：无机杂化导电陶瓷材料25%～35%、超导体材料20%～25%、无机纳米金属颗粒5%～10%、无机高强材料30%～35%、造孔剂1%～5%、交联剂1%～5%、烧结助剂1%～5%；该膜通过在导电陶瓷原料中加入超导体材料，实现陶瓷膜的导电性能大幅度加强，并且同时加入无机高强材料，从而提高膜的机械强度性能。

技术领域

本发明属于膜分离技术领域，具体涉及一种高强低阻导电陶瓷膜及其制备方法。

背景技术

陶瓷膜分离技术是近几年国际上非常先进的膜分离技术之一；陶瓷膜是固态膜的一种，主要是由Al₂O₃、ZrO₂、TiO₂等无机材料构成；通常陶瓷不导电，是良好的绝缘体。然而，某些氧化物陶瓷加热时，处于原子外层的电子可以获得足够的能量，以便克服原子核对它的吸引力，而成为可以自由运动的自由电子，这种陶瓷就变成导电陶瓷。

导电陶瓷集金属电学性能和陶瓷结构特性于一身，在具有类金属导电性等电学性能的同时，又具有陶瓷的结构特征，其物理化学性质是一般金属材料无法比拟的，同时具有优异的化学稳定性。

现在已经研制出多种可在高温环境下应用的高温电子导电陶瓷材料：碳化硅陶瓷的最高使用温度为1450℃，二硅化钼陶瓷的最高使用温度为1650℃，氧化锆陶瓷的最高使用温度为2000℃，氧化钍陶瓷的最高使用温度高达2500℃。

目前所公开的导电陶瓷膜制取方法及工艺普遍存在工艺较为复杂、导电性能较差、膜机械强度较低等问题。所制取的导电陶瓷膜虽然具有一定的导电性，但是导电性能并不优秀，并且导电陶瓷膜强度较低，在一些高强场景下不能很好地应用；当所制取的陶瓷膜具有较好的强度时，陶瓷膜又存在无法导电等问题，无法在冶金，电化学元器件等领域进行应用。

发明内容

本发明针对现有导电陶瓷膜的不足，提供了一种高强低阻导电陶瓷膜，其由以下质量百分比的组成物通过共混-烧结法制备而得：无机杂化导电陶瓷材料25%～35%、超导体材料20%～25%、无机纳米金属颗粒5%～10%、无机高强材料30%～35%、造孔剂1%～5%、交联剂1%～5%、烧结助剂1%～5%；该膜通过在导电陶瓷原料中加入超导体材料，实现陶瓷膜的导电性能大幅度加强，并且同时加入无机高强材料，从而提高膜的机械强度性能。

所述无机杂化导电陶瓷材料为BaPbO₃、碳化硅陶瓷、二硅化钼陶瓷、氧化锆陶瓷、氧化钍陶瓷中的一种。

所述超导体材料为NbTi、Nb₃Sn、Nb₃Al中的一种。

所述无机纳米金属颗粒为纳米Al₂O₃、纳米CuO₂、纳米ZrO₂、纳米TiO₂中的一种。

所述无机高强材料为氮化硅微粉或碳化硅微粉。

所述造孔剂为碳酸氢钠、尿素、PVP、PEG、PVA中的一种。

所述交联剂为三烯丙基异三聚氰酸酯、三烯丙基氰脲酸酯、三羧甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、三硅酸乙酯、甲基丙烯酸烯甲酯中的一种。

所述烧结助剂为膨润土、紫木节、滑石粉、高岭土、CaO、MgO、玻璃、磷酸铝中的一种。

本发明另一目的是提供上述材料的制备方法，步骤如下：

（1）将无机杂化导电陶瓷材料、无机纳米金属颗粒、交联剂、烧结助剂、去离子水混合后，80～100℃下水浴加热、搅拌，并滴加NH₃·H₂O调节pH值>7，制得无机杂化导电陶瓷的溶胶；