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专利号: 2020116124372
申请人: 浙江理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种碳化硅纳米纤维气凝胶的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

1)碳纤维表面的SiO2包覆:通过溶胶凝胶法在碳纤维表面包覆SiO2凝胶;

2)蓬松碳纤维毡的制备:将表面包覆SiO2凝胶的碳纤维聚集体进行分散,得到蓬松的碳纤维毡;

所述步骤2)中,使用弹花机或气流冲击将表面包覆SiO2凝胶的碳纤维聚集体进行分散;

3)SiO2/C凝胶粉原料的制备:通过溶胶凝胶法制备SiO2/C凝胶粉;

4)原料装填:将SiO2/C凝胶粉铺设在坩埚底部,将步骤2)制备的蓬松碳纤维毡放至SiO2/C凝胶粉上方,盖上坩埚盖;

5)碳热还原制备碳化硅纳米纤维气凝胶:将步骤4)的坩埚置于高温气氛炉内,在高温条件下,制备得到碳化硅纳米纤维气凝胶。

2.根据权利要求1所述的一种碳化硅纳米纤维气凝胶的制备方法,其特征在于,所述步骤1)具体为:以正硅酸乙酯、水、无水乙醇为原料水解得到硅溶胶,将已除胶的短切碳纤维浸渍硅溶胶后经沥干、烘干,得到表面包覆SiO2的碳纤维聚集体。

3.根据权利要求2所述的一种碳化硅纳米纤维气凝胶的制备方法,其特征在于,所述短切碳纤维的长度为3~80mm。

4.根据权利要求1所述的一种碳化硅纳米纤维气凝胶的制备方法,其特征在于,所述步骤2)中,通过改变蓬松碳纤维毡的疏密程度调控碳化硅纳米纤维气凝胶的疏密程度。

5.根据权利要求1所述的一种碳化硅纳米纤维气凝胶的制备方法,其特征在于,所述步骤3)具体为,以正硅酸乙酯、水、无水乙醇水解为原料水解得到硅溶胶,在硅溶胶中加入可膨胀石墨,持续搅拌至凝胶,凝胶经烘干碾碎后得到SiO2/C凝胶粉。

6.根据权利要求2或5所述的一种碳化硅纳米纤维气凝胶的制备方法,其特征在于,所述硅溶胶的原料以质量百分比计为:正硅酸乙酯为50~70%,水为10~20%,无水乙醇为10~40%。

7.根据权利要求1所述的一种碳化硅纳米纤维气凝胶的制备方法,其特征在于,所述步骤5)具体为:对高温气氛炉循环抽真空、充氮气三次,减少氧气分压;以1~10℃/min的升温速率将高温气氛炉升温至1450~1700℃,保温烧结3~6h,反应气压为正压;反应完成后随炉降温至常温,得到碳化硅纳米纤维气凝胶。

8.根据权利要求1所述的一种碳化硅纳米纤维气凝胶的制备方法,其特征在于,所述步3

骤5)中碳化硅纳米纤维气凝胶的组成相为3C‑SiC,密度为1~8mg/cm,气孔率>98%。

9.根据权利要求1所述的一种碳化硅纳米纤维气凝胶的制备方法,其特征在于,所述碳化硅纳米纤维气凝胶由SiC纳米纤维在三维空间交织构筑而成,SiC纤维的直径从纳米级到亚微米级,纳米级的直径范围为30~100nm,亚微米级的直径范围为0.1~0.6μm。