碳纳米管/钛酸锶镧复合热电陶瓷及其制备方法和应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108178649A(43)申请公布日2018.06.19(21)申请号201810039577.1H01L35/14(2006.01)(22)申请日2018.01.16(71)申请人昌吉学院地址831100新疆维吾尔自治区昌吉回族自治州昌吉市北京北路77号(72)发明人孙毅李洋洋黄旭初刁世林袁鹏瞿江林(74)专利代理机构西安铭泽知识产权代理事务所(普通合伙)61223代理人韩晓娟(51)Int.Cl.C04B35/80(2006.01)C04B35/462(2006.01)C04B35/622(2006.01)C04B35/64(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图4页(54)发明名称碳纳米管/钛酸锶镧复合热电陶瓷及其制备方法和应用(57)摘要本发明公开了一种碳纳米管/钛酸锶镧复合热电陶瓷及其制备方法和应用，这种碳纳米管/钛酸锶镧复合热电陶瓷成瓷性好，断裂韧性大，具有较高的电导率，较低的热导率。其制备包括以下步骤：S1、将碳纳米管和十六烷基三甲基溴化铵均溶解在去离子水中，并超声分散，待用；S2、加入钛酸锶镧粉体，使用球磨机球磨混合，得到混合浆料，干燥后待用；S3、将混合浆料真空煅烧，煅烧完成后随炉冷却，得到混合粉料；S4、将混合粉料使用放电等离子烧结炉在真空状态下烧结，烧结后卸压并随炉冷却。与现有技术相比，本发明的有益效果是过程简单；升温速率块，烧结时间短。CN108178649ACN108178649A权利要求书1/1页1.碳纳米管/钛酸锶镧复合热电陶瓷，其特征在于，所述碳纳米管/钛酸锶镧复合热电陶瓷由钛酸锶镧和碳纳米管真空热压等离子烧结制成，所述碳纳米管的质量为碳纳米管/钛酸锶镧复合热电陶瓷总质量的0.5％，所述碳纳米管的直径为20nm～40nm，长度为10μm～30μm。2.如权利要求1所述的碳纳米管/钛酸锶镧复合热电陶瓷，其特征在于，所述钛酸锶镧的分子式为La0.1Sr0.9TiO3。3.如权利要求1或2所述的碳纳米管/钛酸锶镧复合热电陶瓷的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、称量碳纳米管和十六烷基三甲基溴化铵，并将碳纳米管和十六烷基三甲基溴化铵均溶解在去离子水中，得到混合水溶液，超声分散，待用；所述混合水溶液中碳纳米管的浓度为0.01g/L～0.1g/L，所述混合水溶液中十六烷基三甲基溴化铵的浓度为9×10-4moL/L；S2、向超声分散后的混合水溶液中溶入钛酸锶镧粉体，然后使用球磨机球磨混合，所述球磨机转速250r/min～350r/min，球磨时间5h～7h，得到混合浆料，干燥后待用；S3、充分干燥后的混合浆料采用真空管式热压炉煅烧，其中煅烧温度是450℃～600℃，煅烧时间是1h～2h，煅烧完成后随炉冷却，得到混合粉料；S4、混合粉料采用放电等离子烧结炉在真空状态下烧结，其中烧结温度为1070℃～1130℃，升温速率为50℃/min～100℃/min，烧结压力为30MPa～50MPa，烧结完成后保温5min～10min，卸压并随炉冷却，得到碳纳米管/钛酸锶镧复合热电陶瓷。4.如权利要求3所述的碳纳米管/钛酸锶镧复合热电陶瓷的制备方法，其特征在于，所述S2中的钛酸锶镧粉体为钛酸锶镧普通粉体或钛酸锶镧纳米粉体。5.如权利要求3所述的碳纳米管/钛酸锶镧复合热电陶瓷的制备方法，其特征在于，所述S4中烧结温度1100℃，烧结压力为40MPa。6.如权利要求1-2任一所述的碳纳米管/钛酸锶镧复合热电陶瓷作为半导体材料或热电材料的应用。2CN108178649A说明书1/4页碳纳米管/钛酸锶镧复合热电陶瓷及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明属于热电材料技术领域，特别涉及一种碳纳米管/钛酸锶镧复合热电陶瓷及其制备方法和应用。背景技术[0002]陶瓷材料包含共价键和离子键，以及复杂的晶体结构，具备耐高温、耐磨损、重量轻等优异的性能，在各行各业具有广泛的应用。但脆性是陶瓷材料最大的缺点，常通过在陶瓷材料制备过程中加入一定量的碳纳米管(CNTs)，利用CNTs独特的力学性能，可使陶瓷材料的断裂韧性有很大的提升。除此之外，CNTs的引入对陶瓷基底的电学、热学性能也有一定的影响。如碳纳米管具有极高的电导率，用于陶瓷复合材料可有效增强材料的电导率；而且碳纳米管在陶瓷复合材料中作为声子散射源，可有效增强声子的散射，降低热导率。有研究表明，采用碳纳米管复合陶瓷材料，可以实现材料电导率和热导率等参数的分别独立调控。理论计算结果也表明，掺入分散的纳米颗粒可以在不影响电导率的情况下，热导率可得到大幅下降。发明内容[0003]本发明的目的在于，提供一种碳纳米管/钛酸锶镧复合热电陶瓷及其制备方法和应用。[0004]为了实现上述目的，本申请采用的技术方案