專利名稱：利用羽絨作為模板制備氧化鋯隔熱材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種制備氧化鋯隔熱材料的方法，特別是一種利用鳥類羽絨制備氧化鋯隔熱材料的方法。
背景技術(shù)：
隨著材料制備技術(shù)的不斷發(fā)展，利用動植物材料為模板制備新型材料備受研究者關(guān)注。鳥類羽絨結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出一種樹狀分支構(gòu)造，每一根羽絨纖維以絨絲作為主干，絨小枝分布于絨絲周圍作為分支，絨小枝上又分布著大小不同的丫形和三角形螯合物。這種結(jié)構(gòu)可含蓄大量靜止空氣，而空氣是熱的不良導(dǎo)體，因此此結(jié)構(gòu)對羽絨具有優(yōu)異的隔熱性能起到重要作用。從化學(xué)成分來看，羽絨屬于蛋白質(zhì)類纖維，主要由氨基酸組成。氧化鋯(ZrO2)是一種重要的工業(yè)產(chǎn)品，其中纖維狀主要用于隔熱保溫材料，如可用于航空器、航天器絕熱部件，電池隔膜，各種加熱爐、等靜壓爐、保溫均熱爐爐襯，原子能反應(yīng)堆隔熱材料等。傳統(tǒng)的^O2纖維制備方法較多，如可用浸漬法、混合法、溶膠-凝膠法等制得。通過傳統(tǒng)方法制得的纖維呈絲狀，纖維表面光滑無分叉物，構(gòu)造比較簡單。這些纖維堆積在一起雖然具有較好的保溫性能，但其構(gòu)造形貌卻不利于鎖定空氣和獲得優(yōu)異的絕熱性能。目前很少有人研究其他形貌的^O2隔熱材料的性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種成本低廉、工藝簡單、操作簡便、制成品性能優(yōu)良的利用羽絨作為模板制備氧化鋯隔熱材料的方法。實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為一種利用羽絨作為模板制備氧化鋯隔熱材料的方法，步驟如下(1)以硝酸鋯ττ (NO3) 4為原料配制& (NO3) 4溶液；(2)將羽絨浸入Ir (NO3) 4溶液浸泡；(3)將浸漬有ττ (NO3) 4溶液的羽絨在烘箱中烘烤干燥；(4)將經(jīng)步驟三干燥的羽絨置于燒結(jié)爐中燒結(jié)，即制得具有羽絨原有樹狀分支結(jié)構(gòu)形態(tài)的^O2隔熱材料。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點工藝簡單，所需制備溫度較低，所制備的 ZrO2具有羽絨原有樹狀分支結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)有利于含蓄大量靜止空氣，可有效發(fā)揮^O2的隔熱作用，具有廣闊的研究和應(yīng)用前景。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細描述。


圖1是本發(fā)明中利用羽絨作模板制得的^O2隔熱材料的微觀形貌圖。圖2是測得的羽絨狀^O2與傳統(tǒng)纖維狀^O2導(dǎo)熱系數(shù)的比較圖。
具體實施例方式本發(fā)明利用羽絨作為模板制備氧化鋯隔熱材料的方法，步驟如下(1)以硝酸鋯Zr (NO3)4為原料配制^(NO3)4溶液；硝酸鋯(Zr(NO3)4)溶液的質(zhì)量濃度為5 10%。(2)將羽絨浸入&(NO3)4溶液浸泡；羽絨為鴨絨、鵝絨、野鴨絨或天鵝絨，浸泡羽絨的時間為5分鐘 48小時。(3)將浸漬有&(NO3)4溶液的羽絨在烘箱中烘烤干燥；羽絨在烘箱中的烘烤溫度為50 100°C，干燥時間為3 48小時。(4)將經(jīng)步驟三干燥的羽絨置于燒結(jié)爐中燒結(jié)，即制得具有羽絨原有樹狀分支結(jié)構(gòu)形態(tài)的^O2隔熱材料。其中，干燥羽絨在燒結(jié)爐中的燒結(jié)溫度為600 1000°C。本發(fā)明利用羽絨作為模板制備氧化鋯隔熱材料的方法的原理為羽絨經(jīng)^(NO3)4 溶液浸泡并烘干后，& (NO3) 4溶質(zhì)會均勻包裹于羽絨表面；包裹有ττ (NO3) 4的羽絨在加熱過程中，Zr (NO3) 4會首先發(fā)生分解反應(yīng)并在羽絨表面形成均勻的&02，而羽絨在隨后的升溫過程中被燒蝕，從而可獲得保持羽絨天然樹枝狀構(gòu)造的^O2隔熱材料。實施例1配制質(zhì)量百分比濃度為5% ^(NO3)4溶液，將干燥后的羽絨浸泡在溶液中5分鐘， 并加以輕微攪拌，達到加速溶液在羽絨中的分散速度的目的，將浸泡后的羽絨在濾網(wǎng)中擠除多余溶液，然后放入干燥箱中在50°C溫度范圍內(nèi)干燥48小時，將干燥后的羽絨置于坩堝中，在電爐中600°C溫度下燒結(jié)氧化，制得羽絨狀^O2隔熱材料。制得的^O2微觀形貌的掃描電鏡照片如圖1所示，由圖可見，該材料保持了羽絨的樹枝狀構(gòu)造。測得的該羽絨狀^O2 與傳統(tǒng)纖維狀^O2導(dǎo)熱系數(shù)如圖2所示，由圖可見，羽絨狀溶液，600°C燒結(jié))的導(dǎo)熱系數(shù)明顯低于傳統(tǒng)纖維狀&02，說明具有更好的隔熱效果。實施例2配制質(zhì)量百分比濃度為10% ^(NO3)4溶液，將干燥后的羽絨浸泡在溶液中48小時，并加以輕微攪拌，達到加速溶液在羽絨中的分散速度的目的，將浸泡后的羽絨在濾網(wǎng)中擠除多余溶液，然后放入干燥箱中在100°c溫度范圍內(nèi)干燥3小時，將干燥后的羽絨置于坩堝中，在電爐中1000°c溫度下燒結(jié)氧化，制得羽絨狀&02隔熱材料。測得的該羽絨狀&02 與傳統(tǒng)纖維狀導(dǎo)熱系數(shù)如圖2所示，由圖可見，羽絨狀溶液，1000°C燒結(jié))的導(dǎo)熱系數(shù)明顯低于傳統(tǒng)纖維狀&02，說明具有更好的隔熱效果。實施例3配制質(zhì)量百分比濃度為7% ^(NO3)4溶液，將干燥后的羽絨浸泡在溶液中M小時， 并加以輕微攪拌，達到加速溶液在羽絨中的分散速度的目的，將浸泡后的羽絨在濾網(wǎng)中擠除多余溶液，然后放入干燥箱中在75°C溫度范圍內(nèi)干燥25小時，將干燥后的羽絨置于坩堝中，在電爐中800°C溫度下燒結(jié)氧化，制得羽絨狀&02隔熱材料。測得的該羽絨狀^O2與傳統(tǒng)纖維狀導(dǎo)熱系數(shù)如圖2所示，由圖可見，羽絨狀溶液，800°C燒結(jié))的導(dǎo)熱系數(shù)明顯低于傳統(tǒng)纖維狀&02，說明具有更好的隔熱效果。
權(quán)利要求
1.一種利用羽絨作為模板制備氧化鋯隔熱材料的方法，其特征在于步驟如下(1)以硝酸鋯ττ(NO3) 4為原料配制ττ (NO3) 4溶液；(2)將羽絨浸入&(NO3)4溶液浸泡；(3)將浸漬有&(NO3)4溶液的羽絨在烘箱中烘烤干燥；(4)將經(jīng)步驟三干燥的羽絨置于燒結(jié)爐中燒結(jié)，即制得具有羽絨原有樹狀分支結(jié)構(gòu)形態(tài)的^O2隔熱材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用羽絨作為模板制備氧化鋯隔熱材料的方法，其特征在于在步驟(1)中，硝酸鋯(Zr(NO3)4)溶液的質(zhì)量濃度為5 10%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用羽絨作為模板制備氧化鋯隔熱材料的方法，其特征在于在步驟O)中，羽絨為鴨絨、鵝絨、野鴨絨或天鵝絨，浸泡羽絨的時間為5分鐘 48小時。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用羽絨作為模板制備氧化鋯隔熱材料的方法，其特征在于在步驟⑶中，羽絨在烘箱中的烘烤溫度為50 100°C，干燥時間為3 48小時。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用羽絨作為模板制備氧化鋯隔熱材料的方法，其特征在于在步驟中，干燥羽絨在燒結(jié)爐中的燒結(jié)溫度為600 1000°C。
全文摘要
本發(fā)明利用羽絨作為模板制備氧化鋯隔熱材料的方法，屬于材料科學(xué)領(lǐng)域，以天然羽絨為制備模板，以硝酸鋯溶液為浸漬劑，制備保持羽絨樹狀分支結(jié)構(gòu)的氧化鋯隔熱材料，其步驟為配制濃度為5～10％的硝酸鋯(Zr(NO3)4)溶液；采用浸泡的方法，將羽絨浸入Zr(NO3)4溶液5分鐘～48小時；將浸漬有Zr(NO3)4溶液的羽絨在烘箱中50～100℃范圍內(nèi)干燥3～48小時；將干燥的羽絨置于燒結(jié)爐中600～1000℃范圍內(nèi)燒結(jié)，即制得具有羽絨原有樹狀分支結(jié)構(gòu)形態(tài)的氧化鋯(ZrO2)隔熱材料。本發(fā)明工藝簡單，所得ZrO2具有羽絨原有樹狀分支結(jié)構(gòu)，具有優(yōu)異的隔熱效果和廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號C01G25/02GK102476828SQ20101055619
公開日2012年5月30日 申請日期2010年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月24日
發(fā)明者孔嵩, 朱政強, 王天馳 申請人:南京理工大學(xué)