氮化鋁-碳納米管復(fù)相陶瓷的制備及其性能研究.pdf

1、隨著大功率微波管的工作頻率由厘米波（X及更低頻率波段）逐漸進入到毫米波范圍（Ka及更高頻率波段），頻率和溫度不斷提高。吸波材料的散熱性能逐漸跟不上微波器件的發(fā)展要求，材料的導(dǎo)熱性能與吸波性能的協(xié)調(diào)已成為器件設(shè)計和制造的難點。
　　 本論文以碳納米管（CNTs）作為微波吸收劑，氮化鋁（AlN）為基體，Y2O3為燒結(jié)助劑，采用放電等離子燒結(jié)工藝（SPS）制備AlN/CNTs微波吸收材料，運用XRD、SEM、TEM、EDS等對陶瓷復(fù)合

2、材料的微觀結(jié)構(gòu)、組成等進行了分析，并對其熱導(dǎo)率和吸波性能做了測試。
　　 碳納米管（CNTs）的制備已經(jīng)成熟，目前制備碳納米管在復(fù)合材料中應(yīng)用的主要問題是碳納米管在基體中的分散以及與基體材料的相容問題。我們用硝酸氧化法除去碳納米管中的催化劑顆粒及其它微量雜質(zhì)。采用十二烷基硫酸鈉（SDS）分散劑和超聲可以得到穩(wěn)定時間較長的碳納米管懸浮溶液。在此基礎(chǔ)上，利用可控的醇鹽水解和后續(xù)氮化工藝，制得TiN均勻、致密包覆的CNTs/TiN。包

3、覆后CNTs表面極性增強，顯著降低了在介質(zhì)中的分散難度。經(jīng)適當(dāng)工藝處理后，酸處理和表面改性的CNTs都可以均勻的分散在AlN基體中。
　　 SPS制備單相AlN陶瓷，AlN起始粒徑尺寸和燒結(jié)助劑添加量，對材料的顯微結(jié)構(gòu)和導(dǎo)熱性能有顯著影響。起始粒徑為1.3μm的AlN粉末添加3wt％Y2O3在燒結(jié)溫度1700℃，保溫時間10min的燒結(jié)工藝下，樣品相對密度可達98％以上，熱導(dǎo)率達到136W/m·k。
　　 AlN/CNT

4、s復(fù)相陶瓷在SPS的制備條件下可以快速致密，CNTs含量在1-10vol％范圍內(nèi)，致密度均達到97％以上。AlN的起始粒徑尺寸對材料的顯微結(jié)構(gòu)有顯著影響，在相同的燒結(jié)溫度下，AlN起始粒徑為納米的試樣，CNTs結(jié)構(gòu)沒有破壞，而起始粒徑為微米的試樣CNTs結(jié)構(gòu)被破壞。此外，材料的熱導(dǎo)率隨CNTs含量的增加而近似線性下降。根據(jù)CNTs的含量調(diào)整燒結(jié)助劑Y2O3的添加量，發(fā)現(xiàn)Y2O3添加量對AlN/CNTs復(fù)相陶瓷的熱導(dǎo)率有顯著影響，不同的C