[发明专利]一种仿生高强韧三维石墨烯基硅酸盐复合材料

权利要求书

1.一种仿生高强韧三维石墨烯基硅酸盐复合材料，其特征在于，制备方法包括以下步骤：

步骤一：原材料准备

将硅酸盐材料制备成粒径分布在100nm到 10μm范围占比超过90%的超细粉末原料，并添加外加剂；

基于Hummers法改性制备氧化石墨烯GO溶液，控制浓度5～10mg/ml；

步骤二：制备多孔骨架模板并配制浆料

多孔骨架模板：采用步骤一制备的GO溶液在水热条件下原位组装，经冷冻铸造、真空冻干后得到质量轻且内部多孔的三维石墨烯3DGA多孔骨架模板；

微纳米硅酸盐浆料：用步骤一制备的超细粉末原料与外加剂按比例混合，制备浆料，浆料高速搅拌均匀，再经超声处理；

步骤三：三维石墨烯基硅酸盐复合材料制备

在常温常压下将步骤二制备的微纳米硅酸盐浆料通过自延流自扩展的方式渗入到3DGA多孔骨架模板中；

再将3DGA多孔骨架模板置于充满微纳米硅酸盐浆体的模具中，并将模具置于抽真空设备中缓慢增加负压使微纳米硅酸盐浆料二次渗入3DGA多孔骨架模板中，直至0.15～0.25个大气压下3DGA多孔骨架模板无气泡溢出，恢复至常压状态；

将3DGA多孔骨架模板取出置于矩形模具中，在顶面和底面施加竖直的压力，将3DGA多孔骨架模板压缩变形，挤出液体或浆料排出，控制下压缩率为60%-95%；

步骤四：硬化养护

对压缩成型的3DGA多孔骨架模板进行恒温养护，养护完即完成制作。

2.根据权利要求1所述的仿生高强韧三维石墨烯基硅酸盐复合材料，其特征在于，所述步骤一中，硅酸盐材料中配合外加剂有减水剂、稠度调节剂

根据权利要求2所述的仿生高强韧三维石墨烯基硅酸盐复合材料，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸类和木质素磺酸盐，稠度调节剂为乙醇和聚乙二醇。

3.根据权利要求1所述的仿生高强韧三维石墨烯基硅酸盐复合材料，其特征在于，所述步骤二中，水热温度为80℃～180℃，冷冻温度为-20℃～-180℃。

4.根据权利要求1所述的仿生高强韧三维石墨烯基硅酸盐复合材料，其特征在于，所述三维石墨烯的密度为10～22mg/cm³。

5.根据权利要求2所述的仿生高强韧三维石墨烯基硅酸盐复合材料，其特征在于，所述微纳米硅酸盐浆料的重量比例为超细粉末原料50～60wt%、减水剂0.1～1wt%、稠度调节剂5～8wt%、水30～40 wt%。

6.根据权利要求1所述的仿生高强韧三维石墨烯基硅酸盐复合材料，其特征在于，步骤三中，采用万能试验压力机或其他压力机械对3DGA多孔骨架模板施加压力，加压至设定的压力值或应变值后，保持1～5min；然后缓慢卸载至无压状态。

7.根据权利要求1所述的仿生高强韧三维石墨烯基硅酸盐复合材料，其特征在于，所述步骤四中，恒温养护条件为20℃～80℃，湿度90%，养护周期为7～28天。