[发明专利]一种二氧化硅气凝胶负载铜复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种二氧化硅气凝胶负载铜复合材料的制备方法，属于颗粒增强金属基复合材料技术领域，解决了气凝胶低密度、高孔隙率，在空气中有漂浮现象的问题，其技术要点是：按照质量比称取亲水性SiO₂气凝胶置于三口烧瓶中，加入去离子水和Cu(Ac)₂·H₂O，超声分散1～25分钟；40℃下水浴，并在机械搅拌下滴加水合肼水溶液，1h滴加完毕；反应结束后离心，固体依次水、乙醇洗涤，离心，固体真空干燥后得到二氧化硅气凝胶负载铜复合材料；使得SiO₂气凝胶负载铜后，宏观体积没有明显变化，但密度增加，空气中漂浮现象有所改善，工艺简单，制备周期短，制备的二氧化硅气凝胶负载铜复合材料的性能得到了很大提高。

技术领域

本发明涉及颗粒增强金属基复合材料技术领域，具体是一种二氧化硅气凝胶负载铜复合材料的制备方法。

背景技术

纯铜虽拥有良好的导电、导热性能，但其强度低，耐磨性差，高温下易软化变形，在许多场合的应用受到限制。而通过一定的工艺，往铜基体中添加高熔点、耐磨和耐腐蚀的第二相颗粒，制备出的复合材料，不仅保持了铜本身优良的导电、导热性能，还可以提高合金的力学性能和耐摩擦磨损性能。

所谓第二相颗粒增强铜基复合材料就是将所需的第二相颗粒弥散均匀地分布在铜基体中，使得铜基复合材料的综合性能得到改善。而且第二相颗粒只占基体极小的体积分数，因而不影响铜基体固有的物理化学性质，故材料的导电性、导热性没有明显地降低。第二相颗粒增强铜基复合材料的力学性能和导电导热性能主要取决于铜基体和第二相颗粒的性能，以及第二相颗粒与基体之间的界面关系。由于第二相颗粒增强铜基复合材料的制造成本相对低廉，各向同性，综合性能优良等，成为目前铜基复合材料的研究热点。现在第二相颗粒增强铜合金复合氧化物、碳化物、硼化物和氮化物等工业化系列产品已经广泛用于航空、航天、电子和电力等领域。

气凝胶是一种低密度、高孔隙率的材料，在空气中有漂浮现象，其热导率最低可以达到0.012W/(m·k)，是目前公认的热导率最低的固态材料。气凝胶的种类繁多，目前研究及应用最为广泛的是二氧化硅气凝胶。二氧化硅气凝胶被称之为“蓝烟”，是目前世界上最轻的固体，它是一种结构可控由胶体粒子或高聚物分子相互交联构成的具有空间网络结构的轻质纳米多孔性非晶固态材料，其密度范围为0.003～0.2g/cm³，比表面积高达800m²/g，孔隙率在80～99.8％，并具有极低的热导率，在保温隔热、光导、介电、催化等领域具有广阔的应用前景。鉴于二氧化硅气凝胶的以上特性，将微米级颗粒状的二氧化硅气凝胶做为增强相添加进铜基体中，可得到性能特异的复合材料。目前，有关二氧化硅气凝胶负载铜复合材料的制备工艺尚未见报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种二氧化硅气凝胶负载铜复合材料的制备方法，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：

一种二氧化硅气凝胶负载铜复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1)按照质量比称取亲水性SiO₂气凝胶置于三口烧瓶中，加入去离子水和Cu(Ac)₂·H₂O，超声分散1～25分钟；

2)40℃下水浴，并在机械搅拌下滴加水合肼水溶液，1h滴加完毕；

3)反应结束后离心，固体依次水、乙醇洗涤，离心，固体真空干燥后得到二氧化硅气凝胶负载铜复合材料。

作为本发明的进一步方案：步骤1)中，按质量比称取的亲水性SiO₂气凝胶为0.5g，加入的去离子水量为10～50mL，加入的Cu(Ac)₂·H₂O量为10～250mg。