一种碳化硅纳米纤维气凝胶的制备方法

文档序号:757519 发布日期:2021-04-06 浏览:73次 >En<

阅读说明:本技术 一种碳化硅纳米纤维气凝胶的制备方法 (Preparation method of silicon carbide nanofiber aerogel ) 是由 陈建军 施嘉辉 侯红臣 郑旭鹏 罗小雨 于 2020-12-30 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种碳化硅纳米纤维气凝胶的制备方法。包括以下步骤:1)通过溶胶凝胶法在碳纤维表面包覆SiO-2凝胶;2)将表面包覆SiO-2凝胶的碳纤维聚集体进行分散,得到蓬松的碳纤维毡;3)通过溶胶凝胶法制备SiO-2/C凝胶粉;4)将SiO-2/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SiO-2/C凝胶粉上方,盖上坩埚盖;5)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。本发明制备的气凝胶由碳化硅纳米纤维三维空间交织构筑而成,孔隙结构可控,制备工艺简单,反应充分无需后续煅烧处理,产物宏观形貌可控,容易实现气凝胶大尺寸及规模化生产制备。(The invention discloses a preparation method of silicon carbide nanofiber aerogel. The method comprises the following steps: 1) coating SiO on the surface of carbon fiber by a sol-gel method 2 Gelling; 2) coating the surface with SiO 2 Dispersing the gelled carbon fiber aggregate to obtain a fluffy carbon fiber felt; 3) preparation of SiO by sol-gel method 2 C gel powder; 4) mixing SiO 2 Laying the gel powder at the bottom of the crucible, and putting the fluffy carbon fiber felt prepared in the step 2) to SiO 2 Covering a crucible cover above the gel powder; 5) and (3) placing the crucible in the step 4) into a high-temperature atmosphere furnace, and preparing the silicon carbide nanofiber aerogel under the high-temperature condition. The aerogel prepared by the invention is formed by interweaving the silicon carbide nano-fiber in three-dimensional space, the pore structure is controllable, the preparation process is simple, the reaction is sufficient, the subsequent calcination treatment is not needed,the macroscopic morphology of the product is controllable, and the large-size and large-scale production and preparation of the aerogel are easy to realize.)

一种碳化硅纳米纤维气凝胶的制备方法

技术领域

本发明涉及一种气凝胶的制备方法,具体涉及一种碳化硅纳米纤维气凝胶的制备方法。

背景技术

气凝胶是一种纳米级多孔材料,具有低导热率、低密度、高孔隙率,超大的比表面积等优异性质,在航空航天、防火隔热、生物医学、过滤与催化吸附等等领域有广泛的应用前景。

目前研究最多的是SiO2气凝胶、Al2O3气凝胶和炭气凝胶,传统气凝胶的制备过程总体上可以分为两步:溶胶凝胶过程与干燥处理过程。溶胶凝胶过程通常是指在催化剂的作用下,前驱体发生水解、缩聚反应后形成溶胶,然后经老化形成凝胶的过程。在凝胶干燥过程中,关键技术是尽量保持凝胶结构的完整性,避免凝胶的网络结构被气液表面产生的毛细管张力破坏。通常气凝胶的干燥处理过程主要分为三类:超临界干燥、冷冻干燥和常压干燥。

碳化硅气凝胶具有优异的耐高温、抗氧化性能,受到越来越多的研究者关注。现有技术中的碳化硅气凝胶制备技术具有如下问题:(1)通常采用聚碳硅烷聚合物先驱体转化制备陶瓷法制备碳化硅气凝胶,原料成本高,且由于气凝胶材料骨架结构较为疏松,机械性能低,脆性使得气凝胶整体结构容易坍塌;(2)碳化硅气凝胶材料的冷冻干燥制备技术,特别是超临界干燥技术,导致其制备成本高,制备周期长;(3)苛刻的干燥技术条件对设备的温度或压力性能提出了极高的要求,导致反应过程往往只能在一个较小的腔体内进行,很难实现大尺寸气凝胶的制备。这些问题严重限制了气凝胶材料的实际产业化应用。

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