[发明专利]一种石墨烯陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种石墨烯陶瓷材料及其制备方法，属于材料制备领域。本发明提供的石墨烯陶瓷材料由包含以下组分的原料制备得到：烧结助剂、石墨烯、氧化锌、氧化铝、氧化锆和水；所述石墨烯占总物料质量的9％～13％，所述总物料包括烧结助剂、石墨烯、氧化锌、氧化铝和氧化锆；所述烧结助剂、氧化锌、氧化铝和氧化锆的质量比为0.25～0.35:0.03～0.05:0.5～1.5:0.15～0.20。本发明通过调控石墨烯与烧结助剂、氧化锌、氧化铝和氧化锆之间的质量比来实现提高材料导热性、降低电阻率。

技术领域

本发明涉及材料制备技术领域，具体涉及一种石墨烯陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

随着科学技术的发展，导电陶瓷受到了人们的广泛关注，被广泛应用于各个领域。陶瓷具有化学稳定性好、耐高温、抗腐蚀、基本力学性能突出等一系列优点，但是传统的陶瓷基复合材料在陶瓷基体中分散不均匀，容易团聚，电阻率较高且发热率低。

在陶瓷复合材料中添加石墨烯是常用于改善陶瓷复合材料发热率和电阻率的主要手段，通常将石墨烯与陶瓷复合材料均匀共混。但是会导致陶瓷复合材料存在热导率较低、电阻率高的技术缺陷。

发明内容

鉴于此，本发明提供了一种石墨烯陶瓷材料及其制备方法，本发明提供的石墨烯陶瓷材料具有发热率高、电阻率低的特点。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种石墨烯陶瓷材料，由包含以下组分的原料制备得到：

烧结助剂、石墨烯、氧化锌、氧化铝、氧化锆和水；

所述石墨烯占总物料质量的9％～13％，所述总物料包括烧结助剂、石墨烯、氧化锌、氧化铝和氧化锆；

所述烧结助剂、氧化锌、氧化铝和氧化锆的质量比为 0.25～0.35:0.03～0.05:0.5～1.5:0.15～0.20。

优选地，所述烧结助剂包括氧化钙、氧化镁和氧化硅。

优选地，所述氧化钙、氧化镁和氧化硅的质量比为25～40:8～10:55～65。

优选地，所述水与总物料的质量比为2～5:1。

本发明还提供了上述技术方案所述石墨烯陶瓷材料的制备方法，包含以下步骤：

将烧结助剂、石墨烯、氧化锌、氧化铝、氧化锆和水混合后干燥，得到石墨烯陶瓷粉体；

将所述石墨烯陶瓷粉体依次进行压片、在氮气气氛中烧结，得到石墨烯陶瓷材料。

优选地，所述压片的压力为9～12MPa，时间为5～10min。

优选地，所述烧结依次包括第一段烧结和第二段烧结；所述第一段烧结的温度为700～1000℃，达到所述第一段烧结温度的升温速率为2.5～5℃/min

优选地，所述第二段烧结的升温速率为1～3℃/min，所述第二段烧结的温度为1300～1500℃。

优选地，所述烧结后还包括降温，所述降温的最终温度为100～120℃，所述降温的降温速率为1～5℃/min。

优选地，所述混合为球磨混合，所述球磨的时间为3～4h，转速为 440～480r/min。