[发明专利]一种真空绝热陶瓷基复合材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种陶瓷基复合材料，特别是涉及一种真空绝热陶瓷基复合材料。

背景技术

真空绝热材料是近年来快速发展起来的一种新型绝热材料，具有环保和节能的双重优点，因而在冰箱、建筑等领域得到了广泛的应用。而传统意义上的真空绝热板所用的阻隔薄膜一般为尼龙保护层、铝箔层和聚乙烯热封层叠加而成，这就决定了该材料只能在低温环境下使用，已不能满足在高温环境下的需求。而陶瓷基复合材料具有强度高，高温耐氧性较好，能够耐高温等特点。本发明将陶瓷基复合材料制成真空绝热材料，采用真空绝热原理制成，通过最大限度提高内部真空度来隔绝热传导，从而降低热导系数。该材料具有巨大的应用前景，特别是在国防工业、航空航天等方面。

文献“申请号为200520112605.6的中国专利”公开了一种真空绝热板。该材料包括阻隔膜层和保温板，所述的阻隔膜层的外表面有一层尼龙保护层，其内表面有一层聚乙烯热封层。该种真空绝热板采用真空绝热原理制成，通过最大限度提高内部真空度来隔绝热传导，具有极低的热导系数，但是该材料只能用于低温环境下，在高温情况下无法使用。文献“复合材料，尹洪峰，魏剑.冶金工业出版社”介绍了由化学液相浸渗法制备的2D C/SiC复合材料在平行碳纤维方向与垂直碳纤维方向的导热系数分别为14~20.6 W/m·K和5.9~7 W/m·K。文献“单向C/C复合材料导热系数的计算，陈洁，熊翔，肖鹏. 炭素技术，2008，27(2):1-4”介绍了单向C/C复合材料在平行碳纤维方向与垂直碳纤维方向的导热系数分别为40.65~51.12W/m·K和3.83~5.96W/m·K。由以上数据可知，对于一种实心的复合材料，并不能满足极低的导热系数的要求，发明一种具有极低导热系数且能耐超高温的材料则显得极为迫切。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服传统意义上的真空绝热板无法在高温环境下使用的问题，提供了一种能够在高温下使用的，且导热系数极低的陶瓷基复合材料。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：一种真空绝热陶瓷基复合材料，其特征在于由内层支撑材料和外层包覆陶瓷基复合材料构成，内层支撑材料为石墨板组成的空心腔体，石墨板表面的粗糙度小于0.2μm，其厚度为0.5mm~5mm，石墨板的表面有通孔，孔的面积占石墨板总面积20~60%，空心腔体形状为规则立方体或者为不规则的曲面体，空腔内的气体压力小于1000Pa，外层包覆陶瓷基复合材料为碳纤维增强的C/C复合材料、C/SiC复合材料或者C/C-SiC复合材料中的一种，碳纤维所占外层陶瓷基复合材料的体积分数为30~60%。

本发明优点在于：1. 能够在1500℃以上环境下使用；2.内层石墨可有效反射红外热辐射，且内部低压，消除气体的热传导和热对流，使得材料具有极低的热导系数；3. 能够显著降低保温层的厚度，节省材料，减少重量。

附图说明

图1是一种真空绝热陶瓷基复合材料的截面图。

图2是内层支撑材料的俯视图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定。

实施例一

参照图1，是一种真空绝热陶瓷基复合材料的截面图，图2是内层支撑材料的俯视图，一种真空绝热陶瓷基复合材料由内层支撑材料和外层包覆陶瓷基复合材料构成，其中[10]为外层包覆陶瓷基复合材料，[20]为内层支撑材料，[30]为空腔，[40]为支撑材料表面的通孔。内层支撑材料为石墨板，其厚度为1mm，通孔的面积占石墨板总面积40%，板的形状为平面，空腔内的气体压力为100Pa。外层包覆陶瓷基复合材料为碳纤维增强的C/SiC复合材料，C纤维所占外层陶瓷基复合材料的体积分数为50%。

实施例二

参照图1，是一种真空绝热陶瓷基复合材料的截面图，图2是内层支撑材料的俯视图，一种真空绝热陶瓷基复合材料由内层支撑材料和外层包覆陶瓷基复合材料构成，其中[10]为外层包覆陶瓷基复合材料，[20]为内层支撑材料，[30]为空腔，[40]为支撑材料表面的通孔。内层支撑材料为石墨板，其厚度为2mm，通孔的面积占石墨板总面积40%，板的形状为曲面，空腔内的气体压力为500Pa。外层包覆陶瓷基复合材料为碳纤维增强的C/C复合材料，C纤维所占外层陶瓷基复合材料的体积分数为40%。

实施例三

参照图1，是一种真空绝热陶瓷基复合材料的截面图，图2是内层支撑材料的俯视图，一种真空绝热陶瓷基复合材料由内层支撑材料和外层包覆陶瓷基复合材料构成，其中[10]为外层包覆陶瓷基复合材料，[20]为内层支撑材料，[30]为空腔，[40]为支撑材料表面的通孔。内层支撑材料为石墨板，其厚度为0.8mm，通孔的面积占石墨板总面积30%，板的形状为曲面，空腔内的气体压力为10Pa。外层包覆陶瓷基复合材料为碳纤维增强的C/C-SiC复合材料，C纤维所占外层陶瓷基复合材料的体积分数为50%。