1.一种高孔隙率高强度低导热率多孔sic陶瓷的制备方法,其特征在于,具体包括以下步骤:
步骤1,球磨碳纤维:
选取商用碳纤维,将商用碳纤维与无水乙醇置于球磨罐中,在滚筒式球磨机中进行球磨处理,得到稳定的混合浆料;
步骤2,预制碳纤维:
将步骤1制得的混合浆料置于培养皿中,使混合浆料中的无水乙醇在空气中挥发,随即得到预制碳纤维;
步骤3,配制先驱体浆料:
将室温下结晶的莰烯置于烧杯中,将烧杯置于水浴搅拌锅中,温度保持在60-80℃,使莰烯转化成液体状,做为溶剂,随后加入聚碳硅烷粉末和预制碳纤维,混合得到先驱体浆料,共配制n≥2组先驱体浆料,标记为t1,t2,t3,…,tn-1,tn,其中第n组中聚碳硅烷粉末与预制碳纤维的体积比小于第n-1组;
步骤4,加热搅拌:
将步骤3配制的先驱体浆料在60-80℃下搅拌3-6h,得到均匀的混合先驱体浆料;
步骤5,冷冻:
将步骤4得到的先驱体浆料进行超声处理除去其中的气泡后,进行冷冻处理,冷冻采用定向冷冻,采用冷冻模具冷冻,冷冻模具的侧壁为管状保温材料,底面为导热金属,冷冻方向为垂直于地面向上,冷冻模具共n≥2组,分别标记为m1,m2,m3,…,mn-1,mn,每次冷冻后获得的圆柱状复合冻结体分别标记为f1,f2,f3,…,fn-1,fn;
步骤6,真空冷冻干燥:
将步骤5得到的圆柱状复合冻结体fn在真空环境下冷冻干燥,使圆柱状复合冻结体fn中的溶剂结晶体升华,得到多孔坯体;
步骤7,热氧化固化:
将步骤6得到的多孔坯体在空气中进行180-200℃下1.5-2h的固化处理,使其内部形成交联的三维网络状结构以实现步骤6制得的多孔坯体的不熔化;
步骤8,热解:
将步骤7制备的固化后的多孔坯体置于真空管式炉中,在ar气保护条件下1000-1600℃热解1-2h,得到碳纤维增强多孔sic陶瓷;
步骤9,脱碳处理:
将步骤8制备的碳纤维增强多孔sic陶瓷置于箱式炉中,于350-600℃热处理1-2h,使碳纤维脱离出多孔sic陶瓷,从而得到高孔隙率、高强度、低导热率的多孔sic陶瓷。
2.根据权利要求1所述的一种高孔隙率高强度低导热率多孔sic陶瓷的制备方法,其特征在于,步骤1所述商用碳纤维直径dn=0.2-5μm,长度ln=20-100μm。
3.根据权利要求1所述的一种高孔隙率高强度低导热率多孔sic陶瓷的制备方法,其特征在于,步骤1所述球磨机的转速为300r/min,球磨时间为12h-24h。
4.根据权利要求1所述的一种高孔隙率高强度低导热率多孔sic陶瓷的制备方法,其特征在于,步骤3中所述莰烯取10g,聚碳硅烷粉末与预制碳纤维的总添加量为莰烯添加量的10-20vol%,聚碳硅烷粉末与预制碳纤维的体积比为2:1。
5.根据权利要求1所述的一种高孔隙率高强度低导热率多孔sic陶瓷的制备方法,其特征在于,步骤5中所述定向冷冻温度为-40~-20℃;冷冻模具为内径10mm,高度15mm的圆柱形石英管,冷冻时间t≥1h,底部冷源为导热铜板。
6.一种高孔隙率高强度低导热率多孔sic陶瓷,其特征在于,所述高孔隙率高强度低导热率多孔sic陶瓷采用如权利要求1-5任一项所述的一种高孔隙率高强度低导热率多孔sic陶瓷制备方法制备而成。