[发明专利]一种低成本太阳能吸热陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种低成本太阳能吸热陶瓷材料，包括以下重量份的组分：氮化硅15～40份，氮化硼15～40份，硅化钛5～15份，碳化镍5～15份，氧化铬5～12份，氧化铝5～12份，硅酸钠2～7份，氧化硼2～5份，一氧化锰2～3份。本发明采用有机泡沫浸渍工艺，制备抗高温氧化性好、抗热震性好、具有三维网状结构、高比表面和高热导率的吸热陶瓷材料，特别适用于塔式太阳能热发电吸热体。

技术领域

本发明涉及新能源技术领域，尤其涉及一种低成本太阳能吸热陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

新能源是传统能源之外的各种能源形式，包括太阳能、地热能、海洋能、风能和核聚变能等。太阳能是取之不尽用之不竭的可再生资源，开发和利用太阳能是实现能源供应多元化、保证能源安全的重要途径之一。近年来，在节能减排的政策引导和要求下，我国建筑中太阳能光热技术的应用显著增加，对于太阳能建筑一体化的要求也越来越高。

塔式太阳能热发电系统由于聚光比高(200-100KW/m²)、热力循环温度高、热损耗小、系统简单且效率高的特点得到世界各国的重视，是目前各国都在大力研究的先进的大规模太阳能热发电技术，作为塔式太阳能热发电核心的空气吸热器，其中的高温吸热体材料担负着接收太阳聚光能量，以及吸热换热的重要作用，影响着整个热发电系统的稳定性及效率的高低。

但是，由于塔式吸热器聚光能流密度不均匀性和不稳定性形成的吸热体局部热斑造成材料热应力破坏、空气流动稳定性差以及耐久性不高等问题，因而需迫切的开发具有抗高温氧化性好、抗热震性好、具有三维或者二维的连通结构、高比表面以及高热导率的新型吸热体材料。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种低成本太阳能吸热陶瓷材料及其制备方法。

一种低成本太阳能吸热陶瓷材料，包括以下重量份的组分：氮化硅15～40份，氮化硼15～40份，硅化钛5～15份，碳化镍5～15份，氧化铬5～12份，氧化铝5～12份，硅酸钠2～7份，氧化硼2～5份，一氧化锰2～3份。

优选的，包括以下重量份的组分：氮化硅18～35份，氮化硼20～30份，硅化钛8～12份，碳化镍6～10份，氧化铬7～10份，氧化铝6～9份，硅酸钠3～6份，氧化硼3～4份，一氧化锰2～3份。

进一步优选的，包括以下重量份的组分：氮化硅30份，氮化硼25份，硅化钛10份，碳化镍9份，氧化铬8份，氧化铝7份，硅酸钠5份，氧化硼3份，一氧化锰2份。

优选的，各组分均为平均粒径1～100nm的粉末。

上述一种低成本太阳能吸热陶瓷材料的制备方法，以氮化硅和氮化硼为基材，以硅化钛、碳化镍、氧化铬、氧化铝、硅酸钠、氧化硼以及一氧化锰为添加剂合成耐高温结合相，以聚氨酯泡沫为前驱体，采用有机泡沫浸渍工艺制备陶瓷材料。

传统的工艺中，一般需要加入钽等稀有金属，但是钽是稀有金属矿产资源之一，是电子工业和空间技术发展不可缺少的战略原料，储量低，价格高，为了降低成本，经过试验，本发明中用镍来取代钽，制备的陶瓷材料虽然抗热震稳定性有所降低，但是抗压强度还略有提高。

优选的，所述聚氨酯泡沫为液态。

优选的，具体步骤如下：

(1)称取配方量的各组分，混合，球磨，得浆料；

(2)将步骤(1)中的浆料与先驱体聚氨酯泡沫按照重量比为1：20～35混合并搅拌10～30分钟，然后进行超声处理5～8小时充分混合均匀；

(3)将步骤(2)所得混合物置于密闭容器中，升温至150～300℃，在惰性气体保护下保温1～6小时至交联固化，然后真空烘干；