[发明专利]一种超轻陶瓷泡沫复合储热材料及制备方法

权利要求书

1.一种超轻陶瓷泡沫复合储热材料，其特征在于：由碳化硅泡沫陶瓷与掺杂纳米颗粒的相变材料组成；所述相变材料负载于碳化硅泡沫陶瓷的孔隙中，所述碳化硅泡沫陶瓷的孔隙率为92~99%，所述相变材料的负载率为90~99%，所述纳米颗粒为相变材料总质量的0.5~1.5%。

2.根据权利要求1所述的一种超轻陶瓷泡沫复合储热材料，其特征在于：所述相变材料为硝酸锂和氯化钠组成的共晶盐，其中，氯化钠的摩尔分数为5.9~17.2 mol%，硝酸锂和氯化钠的摩尔分数之和为100%。

3.根据权利要求1所述的一种超轻陶瓷泡沫复合储热材料，其特征在于：所述纳米颗粒为Al₂O₃、AlN、CuO、MgO、SiC和SiO₂中的任一种，纳米颗粒直径在1~100nm之间。

4.一种权利要求1-3任一项所述的超轻陶瓷泡沫复合储热材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）制备碳化硅泡沫陶瓷；

（2）制备相变材料：取硝酸锂、氯化钠和纳米颗粒溶解与水中进行超声分散，随后将均匀分散的溶液加热至水分蒸发，烘干后得到相变材料；

（3）采用溶液浸渍和真空浸渍联合的方式将相变材料填充在碳化硅泡沫陶瓷的孔隙中，得到复合储热材料。

5.根据权利要求4所述的超轻陶瓷泡沫复合储热材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中的碳化硅泡沫陶瓷包括以下制备步骤：

（11）取金属镍泡沫板置于含H₂的混合气体中进行还原去除表面氧化层；

（12）将还原后的金属镍泡沫板置于含CH₄的混合气体中进行化学气相沉积，在金属镍泡沫板表面并生成石墨；

（13）将步骤（12）得到的产物置于蚀刻剂中进行刻蚀，去除金属镍，得到石墨泡沫；

（14）将硅粉置于石墨泡沫底部，石墨泡沫与硅粉不接触，进行硅蒸发得到碳化硅泡沫陶瓷。

6.根据权利要求5所述的超轻陶瓷泡沫复合储热材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（14）中，硅粉与石墨泡沫的质量比为2.4~3：1，蒸发温度为1600~1800℃，蒸发时间为5~6h。

7.根据权利要求5所述的超轻陶瓷泡沫复合储热材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（13）中，刻蚀剂为盐酸、氯化铁溶液、硝酸铁溶液或过硫酸铵溶液中的任一种，刻蚀剂的浓度为0.5~3mol/L，刻蚀温度为50~80℃。

8.根据权利要求5所述的超轻陶瓷泡沫复合储热材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（11）中，金属镍泡沫板的孔隙率为30~135ppi，厚度为1~5mm。

9.根据权利要求4所述的超轻陶瓷泡沫复合储热材料的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，溶液浸渍具体是指：将相变材料配置成饱和溶液，对碳化硅泡沫陶瓷进行滴浸5~10次，然后蒸干水分。

10.根据权利要求4所述的超轻陶瓷泡沫复合储热材料的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，真空浸渍具体是指：将溶液浸渍之后的碳化硅泡沫陶瓷与相变材料混合，然后在相变材料熔点以上50℃的温度进行真空加热并保温2~3h。