[发明专利]一种石墨烯增强陶瓷基复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种石墨烯增强陶瓷基复合材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1、浆料的配取

将石墨烯、光固化树脂、光引发剂混合，然后再加入陶瓷粉体，分散剂混合即得陶瓷浆料，所述陶瓷浆料中，陶瓷粉体的固含量为60-80wt％；

所述光固化树脂按质量百分比计其成份组成如下：双酚A环氧丙烯酸酯10～30wt％，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯10～40wt％，二缩三丙二醇二丙烯酸酯15～40wt％，甲基丙烯酸异冰片酯15～40wt％；步骤1中，所述光引发剂选自2，4，6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦，所述光引发剂的加入量为光固化树脂质量的1-5wt％；

步骤2、3D光固化成型

根据设计的三维结构，将步骤一所得陶瓷浆料通过3D光固化设备逐层打印切片、固化，即获得光固化三维结构；

步骤3、固化裂解

将步骤2所得光固化三维结构依次进行脱脂、烧结即得复合材料；

所述烧结为在真空或保护气氛下的放电等离子体烧结，所述烧结温度为1400-1500℃，烧结时间为10-15min，升温速率为100-150℃/min，烧结压力为50-60MPa；

所述复合材料的增强体包含具有定向排列的石墨烯，所述石墨烯在复合材料中的体积分数为0.125-1vol％；所述复合材料的基体选自氧化锆、氮化硅、氧化铝中的至少一种，所述复合材料通过3D光固化成型。

2.根据权利要求1所述的一种石墨烯增强陶瓷基复合材料的制备方法，其特征在于：步骤1中，石墨烯、光固化树脂、光引发剂混合的方式为：先于1500-2000r/min的转速下搅拌2-5min，再超声80-100min；步骤1中，加入陶瓷粉体，分散剂混合的方式为：于500-2000r/min的转速下搅拌2-5min。

3.根据权利要求1所述的一种石墨烯增强陶瓷基复合材料的制备方法，其特征在于：步骤1中，所述分散剂为聚乙烯吡络烷酮；所述分散剂的加入量为陶瓷粉体质量的0.2-5wt％。

4.根据权利要求1所述的一种石墨烯增强陶瓷基复合材料的制备方法，其特征在于：步骤1中，所述陶瓷粉体的粒径为亚微米级。

5.根据权利要求1所述的一种石墨烯增强陶瓷基复合材料的制备方法，其特征在于：所述陶瓷浆料在剪切速率为10s^-1时，粘度为25-35Pa·s。

6.根据权利要求1所述的一种石墨烯增强陶瓷基复合材料的制备方法，其特征在于：步骤2中，切片层厚为20μm-50μm，固化时间为10-30s。

7.根据权利要求1所述的一种石墨烯增强陶瓷基复合材料的制备方法，其特征在于：步骤3中，在空气气氛下进行脱脂，所述脱脂程序为以0.5-2℃/min的速率的升温到200-250℃，保温40-80min，再以0.5-2℃/min的速率的升温到280-320℃，保温100-150min，然后以1.0-5.0℃/min的速率的升温到450-550℃，保温100-150min。