[发明专利]一种高熵稀土铌酸盐或钽酸盐陶瓷纤维及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高熵稀土铌酸盐或钽酸盐陶瓷纤维及其制备方法，包括如下步骤：将金属源、纺丝助剂和纺丝溶剂混合，配制成纺丝液，金属源、纺丝溶剂和纺丝助剂的质量比为0.5‑1.5:10‑20:1；所述金属源包括至少三种稀土盐和氯化铌，或包括至少三种稀土盐和氯化钽；将纺丝液通过静电纺丝制备前驱体纤维，对前驱体纤维进行高温热处理，热处理的温度为900‑1200℃，保温30‑180min，得到高熵稀土铌酸盐或钽酸盐陶瓷纤维；所述稀土盐为稀土元素对应的盐酸盐和/或硝酸盐。所制备的高熵陶瓷纤维的热导率低，在隔热、保温等领域具有较广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于高熵陶瓷材料技术领域，具体涉及一种高熵稀土铌酸盐或钽酸盐陶瓷纤维及其制备方法。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

高熵陶瓷是将多种组元按照等摩尔比或者近似等摩尔比进行固溶所形成的单一相固溶体。通过利用高熵固溶的四种核心效应(高熵效应、缓慢扩散效应、晶格畸变效应和鸡尾酒效应)，可以对陶瓷材料的力学、电学、热学等性能进行优化，以使其更加满足相关应用需求。

稀土铌酸盐或钽酸盐陶瓷具有良好的高温相稳定性、低热导率、较好的抗热震性能等特性，在热障涂层、高温防隔热、热密封等领域具有广泛的应用前景。研究表明，将高熵固溶引入稀土铌酸盐或钽酸盐陶瓷，制备成高熵稀土铌酸盐或钽酸盐陶瓷，可以调控热膨胀系数、进一步提高相稳定性并降低热导率。目前高熵稀土铌酸盐或钽酸盐陶瓷基本上通过固相球磨与高温煅烧相结合的方法制备，因此两者的存在形式主要为粉体和块体。块体高熵陶瓷存在脆性大、韧性差等缺点，限制了高熵稀土铌酸盐或钽酸盐陶瓷的应用。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种高熵稀土铌酸盐或钽酸盐陶瓷纤维及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

第一方面，本发明提供了一种高熵稀土铌酸盐或钽酸盐陶瓷纤维的制备方法，包括如下步骤：

将金属源、纺丝助剂和纺丝溶剂混合，配制成纺丝液，金属源、纺丝溶剂和纺丝助剂的质量比为0.5-1.5:10-20:1；所述金属源包括至少三种稀土盐和氯化铌，或包括至少三种稀土盐和氯化钽；

将纺丝液通过静电纺丝制备前驱体纤维，对前驱体纤维进行高温热处理，热处理的温度为900-1200℃，保温30-180min，得到高熵稀土铌酸盐或钽酸盐陶瓷纤维；

所述稀土盐为稀土元素对应的盐酸盐和/或硝酸盐，稀土元素从钪、钇和镧系元素中选择。

第二方面，本发明提供一种高熵稀土铌酸盐或钽酸盐陶瓷纤维，由所述制备方法制备而成。

第三方面，本发明提供所述高熵稀土铌酸盐或钽酸盐陶瓷纤维在隔热和保温领域的应用。

本发明的一个或多个实施例取得的有益效果如下：

(1)本发明首次制备出高熵稀土铌酸盐或钽酸盐陶瓷纤维，丰富了现有的陶瓷纤维体系；

(2)本发明所制备的高熵陶瓷纤维的固溶体形成温度低，在900℃就可以获得单相的高熵固溶体，且陶瓷纤维中各元素分布均匀；

(3)本发明所制备的高熵陶瓷纤维的热导率可低至0.1W·m^-1·K^-1，在隔热、保温等领域具有较广阔的应用前景。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明实施例1制备的高熵稀土铌酸盐陶瓷纤维的XRD图谱；