本技术涉及复合材料,且特别涉及一种复合材料及其制备方法。
背景技术:
1、导热填料是添加在基体材料(例如:各种导热胶基体材料)中用来增加材料导热系数的填料,常用的导热填料有氧化铝、氧化镁、氧化锌、氮化铝、氮化硼、碳化硅等。导热填料一般为粉末状,可以将一种单一材料的粉末添加在基体材料中,或者将两种或两种以上单一材料的粉末添加在基体材料中,以增加材料的导热系数。
2、但是,单一材料的粉末作为导热填料通常具有一定的缺陷,例如:碳化硅为半导体材料,其绝缘性较差,其作为导热填料添加在基体材料中形成导热混合料,如果想要将该导热混合料运用在电子产品领域,则其可能会对电子产品的运行造成不良影响。例如:氮化铝的水解稳定性较差,其作为导热填料添加在基体材料中形成导热混合料,如果想要将导热混合料运用在高湿环境中,则其性能会受到影响。又例如:氮化硅的硬度很高,其作为导热填料添加在基体材料中形成导热混合料,在运用导热混合料的过程中,氮化硅可能会对其他与氮化硅接触的器件造成磨损,导致器件的使用寿命降低。
3、cn105419301a公开一种复合导热填料及其制造方法,其采用一种高导热粉末作为复合粉的外壳,以另一种粉末作为内芯,用物理整合工艺将二者组成一种复合粉,充当导热填料,组成外壳的材料包括氮化物、硼化物、氧化物、硅化物、碳化物、复合氧化物(水合硅酸金属盐)等陶瓷类材料。他们导热而又介电性能好;内芯材料则为石墨、氧化物、玻璃等无机物。它们要导热,但不一定绝缘,选取不同的外壳材料及不同的内芯材料,为的是至少要达到下列目的中的一种:(1)外层具有高导热而又绝缘,内芯高导热导电,组成复合粉后,外壳的绝缘阻止了内芯的导电性,作为填料加入到基体中,颗粒与颗粒之间形成了导热通路,而内芯因外壳的介电性,阻挡了内芯的导电通路,使复合填料只能导热而不导电,典型实例是hbn包石墨。(2)外壳材料具有高导热及绝缘性,而内芯材料绝缘但导热性一般,但价格低廉,组成复合粉后内芯起增容作用,在同样的体积填充率的情况下,减少了外壳材料的用量,达到高导热低成本的目的。典型实例如hbn包al2o3及玻璃等。(3)可明显改善导热材料的物理特性,使粘度降低,硬度减小,有利于导热材料的实际应用,同时可增大填充率,提高导热性,典型实例如hbn包石墨。(4)复合填料的外壳和内芯可互相组合或搭配,从而使材料在色彩、热膨胀系数、润湿性、耐蚀性等方面达到所期望的效果。
4、例如复合材料(hbn包石墨)的物理整合工艺通常是:将内核石墨、外壳粉末hbn和整合剂(例如:粘结剂)一起混合,通过整合剂的作用,将外壳粉末hbn粘附在内核石墨的表面,形成外壳粉末hbn包覆在内核石墨表面的结构。但是,发明人研究发现,这种物理整合工艺形成的核壳结构,将其与基体材料混合后,得到的材料依然具有较强的导电性,且导热性能也受到了影响,并没有弥补内核石墨导电的缺陷。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足,本技术实施例包括提供一种复合材料及其制备方法,以改善单一导热填料的缺陷,且复合材料的老化性能较佳。
2、第一方面,本技术实施例提供了一种复合材料,包括内核和包覆于内核外的外壳,内核材料的热导率不小于20w/m·k,外壳材料包括第一金属盐;其中,复合材料满足如下条件:复合材料的d501为a,将质量为m的复合材料置于具有搅拌装置的容器中,在装料系数为0.4、500r/min的条件下搅拌10min,然后过(0.1~0.3)×a的筛,筛下物的量不高于0.05×m。
3、上述技术方案中,内核材料的热导率不小于20w/m·k,内核与外壳复合以后,得到的复合材料的导热系数较高,以便该复合材料可以作为导热填料进行使用。同时,金属盐外壳可以在一定程度上弥补单一内核材料的缺陷。复合材料在搅拌条件下进行处理,筛下物的量很少,说明该复合材料中,外壳材料与内核材料较为紧密的结合,内核与外壳不易分离,可以使导热混合料的粘度较低,内核材料的缺陷弥补效果更好,老化性能也较好。
4、第二方面,本技术实施例提供了一种复合材料,包括内核和包覆于内核外的外壳,内核材料的热导率不小于20w/m·k,外壳材料包括烧结得到的第一金属盐。
5、上述技术方案中,内核材料的热导率不小于20w/m·k,内核与外壳复合以后,得到的复合材料的导热系数较高,以便该复合材料可以作为导热填料进行使用。同时,金属盐外壳通过烧结得到,在烧结的过程中,至少部分外壳材料会在内核的表面发生传质,得到包覆效果更好的外壳材料,该复合材料作为填料添加在基体材料以后形成导热混合料,可以较好的弥补内核材料的缺陷,老化性能较好。并且其在导热混合料中的粘度较低,以便可以均匀分散在导热混合料中,内核材料的缺陷弥补效果更好。
6、第三方面,本技术实施例提供了一种复合材料,包括内核和包覆于内核外的外壳,外壳材料包括第一金属盐,内核材料的热导率不小于20w/m·k,且内核材料的至少一种元素与外壳材料的至少一种元素相同,内核和外壳之间还具有过渡层,由外向内,过渡层中至少一种元素的含量逐渐降低且至少一种元素的含量逐渐增加。
7、上述技术方案中,内核材料的热导率不小于20w/m·k,内核与外壳复合以后,得到的复合材料的导热系数较高,以便该复合材料可以作为导热填料进行使用。同时,金属盐外壳通过烧结得到,且烧结的过程中,内核的部分材料与外壳原料发生反应形成外壳材料,使内核材料的至少一种元素与外壳材料的至少一种元素相同,且内核与外壳之间还具有过渡层,由于烧结过程中内核材料和外壳原料均参与反应,使过渡层的一种元素逐渐增加,一种元素逐渐降低,该复合材料作为填料添加在基体材料以后形成导热混合料,可以较好的弥补内核材料的缺陷,老化性能较好。并且其在导热混合料中的粘度较低,以便可以均匀分散在导热混合料中,内核材料的缺陷弥补效果更好。
8、在一种可能的实施方式中,复合材料满足如下条件:复合材料的d501为a,将质量为m的复合材料置于具有搅拌装置的容器中,在装料系数为0.4、500r/min的条件下搅拌10min,然后过(0.1~0.3)×a的筛,筛下物的量不高于0.02×m。
9、上述技术方案中,可以进一步提高二者的结合效果,得到的复合材料作为导热填料添加在基体材料以后形成导热混合料,其粘度更低,内核缺陷的弥补效果更好。
10、在一种可能的实施方式中,内核与外壳之间无间隙。在将其添加在基体材料中以后形成导热混合料的过程中,内核与外壳不易分离,可以使导热混合料的粘度较低。
11、在一种可能的实施方式中,外壳为完整外壳。外壳在内核表面的包覆比较均匀,外壳在受到外力的作用下也不易脱落。
12、在一种可能的实施方式中,外壳为连续包覆层。外壳在内核表面的包覆比较均匀,外壳在受到外力的作用下也不易剥离。
13、在一种可能的实施方式中,复合材料中不含粘结剂。避免粘结剂影响复合材料的性能;同时,外壳与内核的结合性能更佳。
14、在一种可能的实施方式中,外壳不是多个颗粒的集合粘接在内核的表面。外壳如果是多个颗粒的集合粘接在内核的表面,外壳的部分颗粒很容易脱离内核,其添加在基体材料中的时候,容易变成两种独立的导热粉末添加在基体材料中,最终导致导热混合料的性能不佳。而本技术中的外壳不易脱离内核,可以使导热混合料的性能更佳。
15、在一种可能的实施方式中,内核的晶粒与外壳的晶粒直接连接。金属盐外壳通过烧结得到,且烧结的过程中,内核的部分材料与外壳原料发生反应形成外壳材料,可以使外壳和内核之间的微观晶粒直接连接,内核的外部紧密连接外壳,可以使无机复合填料的性能较佳,将其添加在基体材料中以后,导热混合料的性能较佳。
16、在一种可能的实施方式中,外壳包覆内核的至少85%的表面。内核的大部分表面均覆盖有外壳材料,以便外壳的存在可以大部分弥补内核材料的缺陷。
17、在一种可能的实施方式中,外壳完全包覆内核。内核的表面全部覆盖有外壳材料,以便外壳可以更好地弥补内核材料的缺陷。
18、在一种可能的实施方式中,内核的质量占比不高于95%。可以有至少5%的外壳位于内核的表面,从而弥补内核材料的部分缺陷。
19、在一种可能的实施方式中,内核的质量占比为30%~95%。既可以由于内核的存在使复合材料具有较高的导热系数,同时,也可以通过外壳的存在弥补内核材料的缺陷。
20、在一种可能的实施方式中,内核的质量占比为55%~80%。可以使复合材料可以兼顾内核和外壳的性能,使其综合性能较好。
21、在一种可能的实施方式中,内核的质量占比为60%~75%。
22、在一种可能的实施方式中,内核材料的热导率为20w/m·k~500w/m·k。使用热导率较高的材料作为内核,可以使最终的复合材料的导热系数也更高。
23、在一种可能的实施方式中,内核材料的热导率为50w/m·k~250w/m·k。
24、在一种可能的实施方式中,内核材料的至少一种元素与第一金属盐的至少一种元素相同。在烧结形成外壳的过程中,表层内核参与反应形成外壳金属盐,可以使内核的至少一种元素与第一金属盐的至少一种元素相同,从而使内核材料与外壳材料之间的结合较好的同时,材料的适应性更好,内核材料的缺陷的弥补效果更好。
25、在一种可能的实施方式中,内核为半导体材料,外壳材料为绝缘材料。半导体导热填料添加在基体材料中以后形成导热混合料,其形成的散热层的绝缘性能不佳,用在电子产品会产生不利的影响。在内核外紧密包覆绝缘外壳,可以通过绝缘材料弥补内核半导体材料的电性能缺陷,从而可以使复合材料的导热系数均较高的同时,击穿电压也较高。
26、在一种可能的实施方式中,内核材料为碳化硅,第一金属盐为硅酸金属盐。硅酸金属盐紧密包覆在碳化硅的表面,硅酸金属盐也具有一定的导热性,且具有很高的绝缘性,从而可以使复合材料的导热系数和击穿电压均较高,绝缘性能较好;同时,外壳和内核均含有硅元素,可以使复合材料的一致性更好,导热和绝缘效果均较佳。
27、在一种可能的实施方式中,碳化硅为一次颗粒。一次颗粒的界面更少,导热效率更高,可以使复合材料的导热性能更好。
28、在一种可能的实施方式中,内核材料的莫氏硬度为7~10。硬度较高的材料添加在基体材料中以后形成导热混合料,其形成的散热层与器件接触,容易对器件造成磨损。在硬度较高的内核外紧密包覆金属盐材料,可以降低材料的硬度,从而在一定程度上避免导热填料对器件造成磨损。
29、在一种可能的实施方式中,内核材料为氮化硅,第一金属盐为硅酸金属盐。氮化硅的硬度很高,其热导率也很高,在氮化硅外紧密包覆硅酸金属盐,可以降低复合材料的硬度,并且使其导热性能也能够得到保证。同时,外壳和内核均含有硅元素,可以使复合材料的一致性更好,导热较好的同时硬度较低。
30、在一种可能的实施方式中,硅酸金属盐包括硅酸镁、硅酸铝、硅酸锌、硅酸锆、硅锆酸镁、硅锆酸铝、硅锆酸锌中的至少一种。该硅酸金属盐可以通过烧结使内核表面的外壳原料与内核(氮化硅或碳化硅)发生化学反应而形成,从而得到综合性能更好的复合材料,以便添加在基体材料中,使其粘度较低、导热较高,且兼顾有硬度低的性能或绝缘性能。
31、在一种可能的实施方式中,内核材料为碳化硅,外壳材料还包括至少含有两种金属元素且不含硅元素的第二金属盐,硅酸金属盐在外壳材料中的质量占比不低于10%。第二金属盐为绝缘材料且导热性能更好,可以在满足通过硅酸金属盐使外壳完整包覆内核的同时,能够使复合材料的导热性能更好,同时,进一步兼顾绝缘性能。
32、在一种可能的实施方式中,硅酸金属盐在外壳材料中的质量占比为20%~90%。
33、在一种可能的实施方式中,第二金属盐为铝酸盐或/和锆酸盐。其导热性能较好的同时,绝缘性能也较好。
34、在一种可能的实施方式中,第二金属盐包括铝酸锌、铝酸镁、铝酸钙、铝酸钾、锆酸锌、锆酸镁、铝酸钙、铝酸钾中的至少一种。通过烧结可以形成含有两种金属盐的外壳材料,且第二金属盐为上述组分,与前述的硅酸金属盐复配,可以使复合材料的性能更佳。
35、在一种可能的实施方式中,硅酸金属盐在外壳材料中的质量占比为100%。
36、在一种可能的实施方式中,复合材料的d501为100μm~150μm,内核材料为碳化硅,外壳材料为硅酸镁;复合材料满足如下条件:将4.8重量份粘度为100mpa.s的乙烯基硅油、20重量份的复合材料、21重量份的球形氧化铝nsm-1s、30重量份的球形氧化铝bak-10和25重量份的球形氧化铝bak-120混合,先在转速为1100r/min、真空度为1000pa的条件下处理1min;然后在转速为1500r/min、真空度为40pa的条件下处理1min;使用安东帕流变仪设备在25℃、0.1~100s-1的条件下取1s-1粘度,得到粘度为1×106mpa·s~1.6×106mpa·s。
37、在上述技术方案中,内核为碳化硅,外壳为硅酸镁的复合材料的粘度满足上述范围,其导热性能和击穿电压均较高,综合性能较好。
38、在一种可能的实施方式中,内核材料为碳化硅,外壳材料为硅酸金属盐;复合材料满足如下条件:对复合材料进行eds测试,由外壳向内核进行eds线扫,得到的硅元素的eds曲线、氧元素的eds曲线和金属元素的eds曲线均为一条连续的线,且硅元素的含量在曲线中部骤加,氧元素的含量在曲线中部骤减,金属元素的含量在曲线中部骤减。
39、在上述的技术方案中,内核与外壳之间的硅元素的eds曲线不断线,说了内核与外壳之间基本无间隙,且硅元素的含量在曲线中部骤加,侧面证明内核材料和外壳材料的不同,且满足该条件的复合材料的导热性能和击穿电压均较高。换句话说,相对于外壳,内核的成分中硅元素含量更高;而相对于内核,外壳的成分中金属元素和氧元素含量更高。这些元素的含量特征与内核及外壳的反应原料以及制备工艺具有高度一致性。
40、在一种可能的实施方式中,内核材料为碳化硅,外壳材料为硅酸镁;复合材料满足如下条件:对复合材料进行xps测试,然后分峰,基于si2p的分谱图中,包括结合能为100ev~101ev的si-c键,结合能为105ev~106ev的o-si-o键;基于mg1s的分谱图中,包括结合能为1305ev~1307ev的mg-o-si键。
41、在一种可能的实施方式中,内核材料为碳化硅,外壳材料为硅酸锌;复合材料满足如下条件:对复合材料进行xps测试,然后分峰,基于si2p的分谱图中,包括结合能为100ev~101ev的si-c键,结合能为105ev~106ev的o-si-o键;基于zn1s的分谱图中,包括结合能为1022ev~1045ev的zn-o-si键。
42、在一种可能的实施方式中,内核材料为氮化铝,外壳材料包括铝酸盐。氮化铝作为导热填料添加在基体材料中以后形成导热混合料,其形成的散热层在高湿环境中使用容易造成导热填料的水解,使其导热性能变差。在内核外包覆铝酸盐,可以在一定程度上避免氮化铝的水解,使复合材料的导热系数较高的同时,水解稳定性也更好。同时,外壳和内核均含有铝元素,在烧结的过程中,部分氮化铝参与反应形成铝酸盐,可以使复合材料的导热和水解稳定性均较佳。
43、在一种可能的实施方式中,铝酸盐包括铝酸镁、铝酸锌、铝酸钙、铝酸钾、硅酸铝中的至少一种。该铝酸盐可以通过烧结使内核表面的外壳原料与内核(氮化铝)发生化学反应而形成,从而得到综合性能更好的复合材料,以便添加在基体材料中形成导热混合料,使导热混合料粘度较低、导热较高,且水解稳定性也较佳。
44、在一种可能的实施方式中,复合材料的d501不小于0.5μm。其便于形成核壳结构。
45、在一种可能的实施方式中,复合材料的d501为0.5μm~1000μm。可以作为导热填料添加在基体材料中,以便得到导热系数更高的产品。
46、在一种可能的实施方式中,复合材料的d501为0.5μm~500μm。能够匹配大部分基体材料进行使用。
47、在一种可能的实施方式中,复合材料的d501为0.5μm~150μm,0.5≤(d901-d101)/d501≤1.5。该复合材料的粒径较为合理,且其均匀性也较好,以便作为导热填料添加在基体材料中以后,其不易发生导热填料的团聚,可以使其分散更加均匀。
48、在一种可能的实施方式中,复合材料的d501为20μm~150μm,0.6≤(d901-d101)/d501≤1.5。其可以作为导热填料的粗粉进行使用。
49、在一种可能的实施方式中,复合材料的d501为40μm~150μm,0.6≤(d901-d101)/d501≤1。
50、在一种可能的实施方式中,复合材料的d501为0.5μm~20μm,0.5≤(d901-d101)/d501≤1。其可以作为导热填料的细粉进行使用。
51、在一种可能的实施方式中,外壳的厚度与复合材料的颗粒粒径的比值为0.02~0.1。该外壳的相对厚度较为合理,能够使复合材料具有较高的导热性能的同时,还可以在一定程度上弥补内核材料的缺陷。
52、在一种可能的实施方式中,外壳的厚度与复合材料的颗粒粒径的比值为0.04~0.07。进一步提高复合材料的综合性能。
53、在一种可能的实施方式中,复合材料的振实密度不低于1.85g/m3。复合材料的振实密度相对较高,其导热系数较高,并且对内核材料的缺陷的弥补效果较好。
54、在一种可能的实施方式中,复合材料的振实密度为1.85g/m3~2.30g/m3。
55、在一种可能的实施方式中,复合材料的振实密度为1.90g/m3~2.30g/m3。复合材料的振实密度在该范围内,其导热系数更高,对内核材料的缺陷弥补效果更好。
56、在一种可能的实施方式中,复合材料的比表面积不高于4m2/g。复合材料的比表面积相对较低,其导热系数较高,并且对内核材料的缺陷的弥补效果较好。
57、在一种可能的实施方式中,复合材料的比表面积为0.04m2/g~4m2/g。
58、在一种可能的实施方式中,复合材料的d501为40μm~150μm,复合材料的比表面积为0.04m2/g~0.06m2/g。粗粉的比表面积较低,内核与外壳之间的复合效果更好,外壳的材料均一性较好,外壳为完整外壳,可以使复合材料导热系数更高的同时对内核材料的缺陷弥补效果也更好。
59、第四方面,本技术实施例提供一种复合材料的制备方法,包括:在内核的表面包覆外壳原料形成前驱体;烧结前驱体,使至少部分外壳原料在内核表面传质形成含有第一金属盐的外壳,得到复合材料;其中,内核材料的热导率不小于20w/m·k。
60、在上述技术方案中,在烧结前驱体的过程中,外壳原料还在内核的表面传质,从而使形成的含有金属盐的外壳较为均匀的包覆在内核的表面,并且外壳与内核之间基本无间隙,从而可以使烧结后得到的复合材料性能更好,以便较好的弥补内核材料的部分缺陷,老化性能也较好。同时,内核材料的热导率不小于20w/m·k,烧结形成外壳以后,得到的复合材料的导热系数较高,以便该复合材料可以作为导热填料进行使用。
61、在一种可能的实施方式中,内核的振实密度不低于1.90g/m3。内核的振实密度较高,可以使内核与外壳的复合效果更好,从而得到导热系数较高,对内核的缺陷弥补效果更好的复合材料。
62、在一种可能的实施方式中,内核的振实密度为1.90g/m3~2.4g/m3。可以得到导热系数更高、内核缺陷弥补效果更好的复合材料。
63、在一种可能的实施方式中,内核材料的热导率为20w/m·k~500w/m·k。使用热导率较高的材料作为内核,可以使最终的复合材料的导热系数也更高。
64、在一种可能的实施方式中,内核材料的热导率为50w/m·k~250w/m·k。
65、在一种可能的实施方式中,外壳原料的d502为0.05μm~10μm,内核材料的d503为0.5μm~1000μm,且0.00001≤d502/d503≤0.1。相对粒径较小的外壳原料容易包覆在内核材料的表面,以便后续烧结以后形成包覆均匀的核壳结构。
66、在一种可能的实施方式中,内核材料的d503为0.5μm~500μm,且0.0001≤d502/d503≤0.1。满足该条件的内核材料和外壳材料进行配合,可以使前驱体的包覆效果更好,以便后续得到更加均匀的外壳,以便提高复合材料的综合性能。
67、在一种可能的实施方式中,内核材料的d503为0.5μm~140μm,且0.0003≤d502/d503≤0.1。满足条件的内核材料和外壳材料进行配合,可以使得到的复合材料更加容易作为导热填料添加在基体材料中,以便其在导热领域中的应用。
68、在一种可能的实施方式中,外壳原料在前驱体中的质量占比为1%~30%。可以在烧结以后形成较好的外壳的同时,在一定程度上避免外壳过厚影响导热性能。
69、在一种可能的实施方式中,外壳原料在前驱体中的质量占比为5%~20%。可以使外壳完全包覆内核,并且避免外壳过厚,从而使复合材料的导热性能较好,并且能够更好的弥补内核材料的缺陷。
70、在一种可能的实施方式中,内核材料为氮化硅或碳化硅,外壳原料包括镁单质、氧化镁、氢氧化镁、有机镁、锌单质、氧化锌、氢氧化锌、有机锌、锆单质、氧化锆、氢氧化锆、有机锆中的至少一种;其中,烧结时,至少部分外壳原料与内核反应并传质形成含有第一金属盐的外壳。
71、在上述技术方案中,内核材料与外壳原料发生化学反应,可以使内核产生的sio传至到外层与外壳原料反应形成硅酸盐,可以得到硅酸镁、硅酸铝、硅酸锌、硅酸锆、硅锆酸镁、硅锆酸铝、硅锆酸锌等,从而在内核的表面原位形成硅酸金属盐外壳,以便使复合材料的导热性能较佳的同时,绝缘性能较好(对于内核为碳化硅的复合材料)或硬度降低(对于内核为氮化硅的复合材料)。
72、在一种可能的实施方式中,外壳原料包括镁单质、氧化镁、氢氧化镁、铝单质、氧化铝、氢氧化铝、锌单质、氧化锌、氢氧化锌、锆单质、氧化锆、氢氧化锆中的至少一种。上述的外壳原料容易获得,并且在烧结的条件下容易与氮化硅或碳化硅发生反应,从而获得外壳材料。
73、在一种可能的实施方式中,外壳原料包括氧化镁、氧化铝、氧化锌、氧化锆中的至少一种。使用金属氧化物作为外壳原料,容易与氮化硅或碳化硅反应得到硅酸金属盐;如果使用两种金属氧化物作为外壳原料中,可以形成除了硅酸金属盐以外,还包括第二金属盐的外壳材料,从而得到具有多种材料的外壳,使复合材料的性能更好。
74、在一种可能的实施方式中,烧结是在温度为1000℃~1400℃的条件下处理3h~8h。
75、在一种可能的实施方式中,烧结是在温度为1300℃~1400℃的条件下处理3h~8h。
76、在一种可能的实施方式中,内核材料为碳化硅,碳化硅为一次颗粒。一次颗粒的界面更少,导热效率更高,可以使复合材料的导热性能更好。
77、在一种可能的实施方式中,内核材料为氮化铝,外壳原料包括氧化锌、氧化镁、氧化钙、氧化钾、氧化硅中的至少一种;其中,烧结时,至少部分外壳原料与内核反应并传质形成含有第一金属盐的外壳。
78、在上述技术方案中,可以经过烧结使内核的表面与外壳原料发生化学反应,可以使内核产生的alo传至到外层与外壳原料反应形成铝酸盐,且外壳材料可以包括铝酸镁、铝酸锌、铝酸钙、铝酸钾、硅酸铝中的至少一种。
79、在一种可能的实施方式中,烧结是在温度为1400℃~1800℃的条件下处理3h~8h。
80、在一种可能的实施方式中,外壳原料包括水合硅酸盐;其中,烧结时,至少部分水合硅酸盐熔融并在内核的表面传质形成含有硅酸盐的外壳。
81、在上述技术方案中,烧结的过程中,外壳原料熔融变成可流动状态,从而可以使熔融的外壳原料在内核表面传质,并且水合硅酸盐转化成硅酸盐,得到包覆效果较好的复合材料,该复合材料能够较好地弥补内核材料的缺陷,综合性能更佳。
82、在一种可能的实施方式中,水合硅酸盐包括水合硅酸镁、水合硅酸钠、水合铝硅酸钠、水合铝硅酸钙中的一种或多种。
83、在一种可能的实施方式中,烧结是在高于至少部分水合硅酸盐的熔点的条件下处理3h~8h。
84、在一种可能的实施方式中,形成前驱体的方法包括:将内核、外壳原料和包覆助剂混合后进行包覆。通过包覆助剂的配合进行混合包覆,可以使外壳原料较为均匀地粘附在内核的表面,在烧结的过程中,外壳原料会传质,最终形成较为完整的包覆外壳,外壳更加均匀地包覆在内核的表面。
85、在一种可能的实施方式中,内核材料为氮化硅或碳化硅,包覆助剂为含有硅元素的包覆助剂。该包覆助剂中含有硅元素,可以使外壳原料与内核材料反应的同时,也与包覆助剂发生反应,从而得到包覆更加均匀、包覆效果更好,不易结块的产品,复合材料的导热系数更好。
86、在一种可能的实施方式中,包覆助剂包括正硅酸乙酯。正硅酸乙酯一方面可以作为包覆助剂进行使用,另一方面还可以提供硅元素,可以使外壳原料与内核材料发生反应的同时,也可以与正硅酸乙酯发生反应,最终得到外壳材料。
87、在一种可能的实施方式中,包覆助剂在前驱体中的质量占比为1%~15%。可以使包覆效果较好的同时,避免过多使用包覆助剂影响复合材料的性能。
88、在一种可能的实施方式中,包覆助剂在前驱体中的质量占比为3%~10%。
89、在一种可能的实施方式中,包覆的方法为湿法球磨,湿法球磨的转速为200r/min~600r/min,湿法球磨的时间不低于1h。使用湿法球磨的方式进行包覆,可以与包覆助剂进行配合,使外壳原料更加均匀的包覆在内核的表面,并且避免原料在包覆的过程中出现内核的团聚。
90、在一种可能的实施方式中,湿法球磨的转速为300r/min~500r/min,湿法球磨的时间为1h~6h。