本發(fā)明涉及陶瓷制備領(lǐng)域，具體涉及一種內(nèi)含si-c60的陶瓷及其制備方法。
背景技術(shù)：
：c60是一種由60個碳原子構(gòu)成的分子(物質(zhì)一般不由原子構(gòu)成)，形似足球，又名足球烯。c60是單純由碳原子結(jié)合形成的穩(wěn)定分子，它具有60個頂點和32個面，其中12個為正五邊形，20個為正六邊形。其相對分子質(zhì)量約為720。由于c60特殊籠形結(jié)構(gòu)及功能，其應(yīng)用非常廣泛，比如si-c60結(jié)構(gòu)就是利用c60的籠形結(jié)構(gòu)，以c60為殼，si為核，制備成陶瓷后具有很多優(yōu)良的性能，但是傳統(tǒng)的制備方法比較復(fù)雜，因此對其研究也較為少見。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的一個目的在于提出一種內(nèi)含si-c60的陶瓷的制備方法。根據(jù)本發(fā)明的一種內(nèi)含si-c60的陶瓷的制備方法，包括如下步驟：s101：將具有接觸雙晶結(jié)構(gòu)的硅酸鹽材料與炭黑按照摩爾比為1：(3～5)混合后壓制成預(yù)設(shè)形狀，然后將其升溫至500℃～550℃，保溫0.5h～1.5h后，再將其升溫至1400℃～1500℃，保溫4.5h～5.5h，接著在保護(hù)氣體氛圍下升溫至1750℃～1850℃，保溫7.5h～8.5h；s102：以預(yù)設(shè)的降溫速率將所述步驟s101處理過的混合物的溫度降至常溫，然后將其破碎至粉料，再將所述粉料在空氣氛圍中加熱至600℃～700℃，保溫2.5h～3.5h以去除游離碳，得到si-c60粉體材料；s103：將粉石英礦與水按照質(zhì)量比1:0.8混合，并調(diào)節(jié)ph值到8.0～8.3，然后加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2％～0.4％的分散劑，沉淀后過濾，取濾出液，再將所述濾出液離心分離，收集離心液，然后將所述離心液烘干以得到粉石英精礦，再向所述粉石英精礦中加入所述si-c60粉體材料，所述粉石英精礦與所述si-c60粉體材料的質(zhì)量比為5:3，然后進(jìn)行微波碳化處理，再冷卻至室溫，以得到立方碳化硅微粉；s104：向所述立方碳化硅微粉中加入聚碳硅烷和四氫呋喃，混合后得到漿料，然后將預(yù)設(shè)形狀和尺寸的聚氨酯海綿擠壓排除空氣后置于所述漿料中，制成素坯并干燥，然后在5℃/min～8℃/min的升溫速率下升溫至180℃～190℃，保溫3h～4h后進(jìn)行空氣不熔化處理，然后將不熔化處理后的素坯在保護(hù)氣體氣氛下以10℃/min～13℃/min的升溫速率升溫至1000℃～1050℃，保溫2h～3h，然后自然冷卻至25℃～30℃，得到內(nèi)含si-c60的陶瓷；其中，所述立方碳化硅微粉的重量份數(shù)為55份～60份，所述聚碳硅烷的重量份數(shù)為10份～15份，所述四氫呋喃的質(zhì)量份數(shù)為30份～36份，所述聚碳硅烷的重均分子量為1000～2000。本發(fā)明的方法制備的內(nèi)含si-c60的陶瓷，其中的si-c60具有自旋共振，c60為殼，si為核，用具有接觸雙晶結(jié)構(gòu)的硅酸鹽材料生產(chǎn)內(nèi)含si-c60的陶瓷，大大降低了生產(chǎn)成本，其介電常數(shù)和抗彎強(qiáng)度都有很大程度的提高，具有較優(yōu)的介電性能和抗彎性能，綜合性能良好，具有很好的商業(yè)前景和科研前景。另外，根據(jù)本發(fā)明上述內(nèi)含si-c60的陶瓷的制備方法，還可以具有如下附加的技術(shù)特征：進(jìn)一步地，在所述步驟s104中，所述空氣不熔化處理的具體操作為：將所述素坯置于空氣氣氛中，以預(yù)設(shè)的升溫速率升溫至200℃～220℃，保溫30min～50min。進(jìn)一步地，所述預(yù)設(shè)的升溫速率為0.5℃/min～0.8℃/min。進(jìn)一步地，在所述步驟s102中，所述預(yù)設(shè)的降溫速率為：1℃/min～10℃/min。進(jìn)一步地，在所述步驟s103中，微波碳化處理的溫度為1400℃～1500℃，微波碳化處理的時間為4h～6h。進(jìn)一步地，所述具有接觸雙晶結(jié)構(gòu)的硅酸鹽材料包括粉石英和/或高嶺土。進(jìn)一步地，在所述步驟s103中，離心分離的時間為15min～30min，離心分離的轉(zhuǎn)速為1000r/min～3000r/min。進(jìn)一步地，在所述步驟s101中，所述保護(hù)氣體包括惰性氣體和氫氣；在所述步驟s104中，所述保護(hù)氣體包括惰性氣體和氫氣。進(jìn)一步地，在所述步驟s104中，干燥的溫度為25℃～30℃，干燥的時間為20h～24h。本發(fā)明的另一個目的在于提出上述方法制備得到的內(nèi)含si-c60的陶瓷。本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。附圖說明圖1是本發(fā)明的si-c60粉體材料的sem圖；圖2是本發(fā)明的si-c60粉體材料的元素的能譜分析圖；圖3是本發(fā)明的si-c60粉體材料的粒度分析圖。具體實施方式下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例，所述實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。實施例1實施例1提出了一種內(nèi)含si-c60的陶瓷，其制備方法包括如下步驟：(1)將具有接觸雙晶結(jié)構(gòu)的高嶺土與炭黑按照摩爾比為1：3混合后壓制成球體，球體體積約為300mm3～500mm3，然后將其升溫至550℃，保溫0.5h后，再將其升溫至1500℃，保溫4.5h，接著在氫氣氛圍下升溫至1850℃，保溫7.5h。(2)以10℃/min的降溫速率將所述步驟(1)處理過的混合物的溫度降至常溫，然后將其破碎至粉料，再將所述粉料在空氣氛圍中加熱至600℃，保溫3.5h以去除游離碳，得到si-c60粉體材料，如圖1所示。從圖2可以得出，其中c元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30.17，si元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為69.83，不存在其他雜質(zhì)。從圖3中可以得出，si-c60的粒度約為2μm。(3)將粉石英礦與水按照質(zhì)量比1:0.8混合，并調(diào)節(jié)ph值到8.0，然后加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4％的分散劑，沉淀后過濾，取濾出液，再將所述濾出液離心分離，收集離心液，其中，離心分離的時間為15min，離心分離的轉(zhuǎn)速為3000r/min。然后將所述離心液烘干以得到粉石英精礦，再向所述粉石英精礦中加入所述si-c60粉體材料，所述粉石英精礦與所述si-c60粉體材料的質(zhì)量比為5:3，然后進(jìn)行微波碳化處理，微波碳化處理的溫度為1400℃，微波碳化處理的時間為6h。然后冷卻至室溫，以得到立方碳化硅微粉。(4)向所述立方碳化硅微粉中加入聚碳硅烷和四氫呋喃，混合后得到漿料，然后將預(yù)設(shè)形狀和尺寸的聚氨酯海綿擠壓排除空氣后置于所述漿料中，制成素坯并干燥，干燥的溫度為25℃，干燥的時間為24h。然后在5℃/min的升溫速率下升溫至190℃，保溫3h后進(jìn)行空氣不熔化處理，即將所述素坯置于空氣氣氛中，以0.8℃/min的升溫速率升溫至200℃，保溫50min。然后將不熔化處理后的素坯在氦氣氣氛下以10℃/min的升溫速率升溫至1000℃，保溫2h，再自然冷卻至30℃，得到內(nèi)含si-c60的陶瓷。其中，所述立方碳化硅微粉的重量份數(shù)為55份，所述聚碳硅烷的重量份數(shù)為15份，所述四氫呋喃的質(zhì)量份數(shù)為30份，所述聚碳硅烷的重均分子量為2000。實施例2實施例2提出了一種內(nèi)含si-c60的陶瓷的陶瓷，其制備方法包括如下步驟：(1)將具有接觸雙晶結(jié)構(gòu)的粉石英與炭黑按照摩爾比為1：5混合后壓制成椎體，椎體體積約為300mm3～500mm3，然后將其升溫至500℃，保溫1.5h后，再將其升溫至1400℃，保溫5.5h，接著在氦氣氛圍下升溫至1750℃，保溫8.5h。(2)以1℃/min的降溫速率將所述步驟(1)處理過的混合物的溫度降至常溫，然后將其破碎至粉料，再將所述粉料在空氣氛圍中加熱至700℃，保溫2.5h以去除游離碳，得到si-c60粉體材料。(3)將粉石英礦與水按照質(zhì)量比1:0.8混合，并調(diào)節(jié)ph值到8.3，然后加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2％的分散劑，沉淀后過濾，取濾出液，再將所述濾出液離心分離，收集離心液，其中，離心分離的時間為30min，離心分離的轉(zhuǎn)速為1000r/min。然后將所述離心液烘干以得到粉石英精礦，再向所述粉石英精礦中加入所述si-c60粉體材料，所述粉石英精礦與所述si-c60粉體材料的質(zhì)量比為5:3，然后進(jìn)行微波碳化處理，微波碳化處理的溫度為1500℃，微波碳化處理的時間為4h。然后冷卻至室溫，以得到立方碳化硅微粉。(4)向所述立方碳化硅微粉中加入聚碳硅烷和四氫呋喃，混合后得到漿料，然后將預(yù)設(shè)形狀和尺寸的聚氨酯海綿擠壓排除空氣后置于所述漿料中，制成素坯并干燥，干燥的溫度為30℃，干燥的時間為20h。然后在8℃/min的升溫速率下升溫至180℃，保溫4h后進(jìn)行空氣不熔化處理，即將所述素坯置于空氣氣氛中，以0.5℃/min的升溫速率升溫至220℃，保溫30min。然后將不熔化處理后的素坯在氖氣氣氛下以13℃/min的升溫速率升溫至1050℃，保溫3h，再自然冷卻至25℃，得到內(nèi)含si-c60的陶瓷。其中，所述立方碳化硅微粉的重量份數(shù)為60份，所述聚碳硅烷的重量份數(shù)為10份，所述四氫呋喃的質(zhì)量份數(shù)為36份，所述聚碳硅烷的重均分子量為1000。實施例3實施例3提出了一種內(nèi)含si-c60的陶瓷的陶瓷，其制備方法包括如下步驟：(1)將具有接觸雙晶結(jié)構(gòu)的粉石英和具有接觸雙晶結(jié)構(gòu)的高嶺土按照質(zhì)量比為1:1混合，然后將所述混合物與炭黑按照摩爾比為1：4混合后壓制成圓柱體，圓柱體積約為300mm3～500mm3，然后將其升溫至530℃，保溫1h后，再將其升溫至1450℃，保溫5h，然后在氫氣氛圍下升溫至1800℃，保溫8h。(2)以5℃/min的降溫速率將所述步驟(1)處理過的混合物的溫度降至常溫，然后將其破碎至粉料，再將所述粉料在空氣氛圍中加熱至650℃，保溫3h以去除游離碳，得到si-c60粉體材料。(3)將粉石英礦與水按照質(zhì)量比1:0.8混合，并調(diào)節(jié)ph值到8.2，然后加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3％的分散劑，沉淀后過濾，取濾出液，再將所述濾出液離心分離，收集離心液，其中，離心分離的時間為22min，離心分離的轉(zhuǎn)速為2000r/min。然后將所述離心液烘干以得到粉石英精礦，再向所述粉石英精礦中加入所述si-c60粉體材料，所述粉石英精礦與所述si-c60粉體材料的質(zhì)量比為5:3，然后進(jìn)行微波碳化處理，微波碳化處理的溫度為1450℃，微波碳化處理的時間為5h。然后冷卻至室溫，以得到立方碳化硅微粉。(4)向所述立方碳化硅微粉中加入聚碳硅烷和四氫呋喃，混合后得到漿料，然后將預(yù)設(shè)形狀和尺寸的聚氨酯海綿擠壓排除空氣后置于所述漿料中，制成素坯并干燥，干燥的溫度為27℃，干燥的時間為22h。然后在6℃/min的升溫速率下升溫至185℃，保溫3.5h后進(jìn)行空氣不熔化處理，即將所述素坯置于空氣氣氛中，以0.6℃/min的升溫速率升溫至210℃，保溫40min。然后將不熔化處理后的素坯在氬氣氣氛下以12℃/min的升溫速率升溫至1020℃，保溫2.5h，再自然冷卻至27℃，得到內(nèi)含si-c60的陶瓷。其中，所述立方碳化硅微粉的重量份數(shù)為57份，所述聚碳硅烷的重量份數(shù)為13份，所述四氫呋喃的質(zhì)量份數(shù)為33份，所述聚碳硅烷的重均分子量為1500。對比例1對比例1與實施例1的區(qū)別僅在于，對比例1不包括步驟(1)和步驟(2)，且將實施例1在步驟(3)中加入的所述si-c60粉體材料替換為粉石英礦。其余步驟和參數(shù)均相同。對比例2對比例2與實施例1的區(qū)別僅在于，對比例2不包括步驟(1)和步驟(2)，且將實施例1在步驟(3)中加入的所述si-c60粉體材料替換為高嶺土。其余步驟和參數(shù)均相同。對比例3對比例3與實施例2的區(qū)別僅在于，對比例3在步驟(4)中不對所述素坯進(jìn)行不熔化處理。其余步驟和參數(shù)均相同。對實施例1～3和對比例1～3制備的陶瓷進(jìn)行抗彎強(qiáng)度和介電常數(shù)的測試，采用rgwt-4002型萬能試驗機(jī)，用三點彎曲法和單邊切口梁法測量樣品的抗彎強(qiáng)度，抗彎強(qiáng)度的加載速度為0.5mm/min；介電常數(shù)的測試頻率為5ghz～6ghz。結(jié)果見表1。表1：陶瓷的介電常數(shù)和抗彎強(qiáng)度測試結(jié)果介電常數(shù)抗彎強(qiáng)度(mpa)實施例139.15148.64實施例239.47145.79實施例340.12149.22對比例130.11120.17對比例231.02119.04對比例335.16137.25通過表1可以看出，實施例1～實施例3制備的陶瓷的介電常數(shù)都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于對比例1和對比例2的方法所制備的陶瓷介電常數(shù)，且實施例3的介電常數(shù)最高，達(dá)到40.12。另外，實施例1～實施例3制備的陶瓷的抗彎強(qiáng)度與對比例1和對比例2相比也有很大提高。說明含si-c60的粉體材料的加入對陶瓷介電常數(shù)和抗彎強(qiáng)度的提高都有明顯的效果。同時，比較實施例1～3和對比例3可以看出，如果不對素坯進(jìn)行不熔化處理，其介電常數(shù)和抗彎強(qiáng)度都略有降低。綜上，本發(fā)明的制備方法所制備的內(nèi)含si-c60的陶瓷，用具有接觸雙晶結(jié)構(gòu)的硅酸鹽材料生產(chǎn)內(nèi)含si-c60的陶瓷，大大降低了生產(chǎn)成本，其介電常數(shù)和抗彎強(qiáng)度都有很大程度的提高，具有較優(yōu)的介電性能和抗彎性能，其綜合性能良好，具有很好的商業(yè)前景和科研前景。在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進(jìn)行結(jié)合和組合。盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對上述實施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。當(dāng)前第1頁12