专利示意图

一、技术领域

材料制备领域

二、专利介绍

1.专利信息

专利类型：发明

专利权人：清华大学深圳国际研究生院

申请号：202211013127.8

发明人：苏阳、李航、徐晓敏、周光敏

2.专利说明书摘要

本发明公开了一种高强度石墨或层状过渡金属碳化物密实化宏观体低温制备方法，包括以下步骤：将石墨烯粉末或层状过渡金属碳化物粉末溶于溶剂中；通过超声处理均匀分散石墨烯或层状过渡金属碳化物溶液，得到前驱浆体；将前驱浆体干燥，除去溶剂获得前驱粉体；在特定湿度条件下对前驱粉体进行处理，得到0~50wt%含水量的前驱粉体；将得到的不同含水量的前驱粉体进行热压致密化处理，获得石墨烯或层状过渡金属碳化物密实化宏观体。本发明通过石墨烯或层状过渡金属碳化物在低温热压下成型来制备密实化宏观体，原材料的利用率高，可以有效降低能耗和减少污染，具备工艺简单、操作简便、安全的优点，并具有规模化应用的前景。

3.创新点

（1）本发明提供了一种自下而上的利用石墨烯/层状过渡金属碳化物粉末低温热压制备高强度密实化块体材料的方法。本方法操作简单、安全高效且能耗低污染少，具有很强的应用前景；

（2）本发明通过低温热压的方法，减少层状材料粉体的间隙，增大层间相互作用面积，从而增强宏观体的强度；

（3）本发明通过石墨烯/层状过渡金属碳化物粉末在温和条件下成型，原材料的利用率高，且制备得到的材料具有优异的机械性能，具有良好的成型性和加工性。

4.痛点问题

（1）传统方法能耗高、污染高；

（2）传统烧结方法存在烧结添加剂，影响材料高温下的性能；

（3）传统方法流程复杂，成本高。

5.技术优势

（1）大规模可控的制备出高强度石墨和层状过渡金属碳化物密实化宏观体；

（2）通过自下而上的方法低温热压，能耗低、污染少、成本低；

（3）本方法制备得到的宏观体具有高密度、高强度、高热稳定性、高化学稳定性的特点；

（4）制备得到的材料具有优异的机械性能，具有良好的成型性和加工性。

三、产业化信息

1.应用场景

（1）可以实现大规模制备高强度石墨和层状过渡金属碳化物密实化宏观体，可以提供给科研院所、研发机构科研项目；

（2）高强度石墨密实化宏观体可以提供给核电和航空航天相关企业；

（3）高强度层状过渡金属碳化物密实化宏观体可以提供给电池产业相关企业，用于储能领域应用。

2.商业价值

此项技术拥有巨大的商业前景，对于密实化块体材料制备行业有以下市场价值：

（1）本发明使用石墨烯/层状过渡金属碳化物粉末作为成型材料，通过低温热压制备了高强度石墨和层状过渡金属碳化物密实化宏观体。本发明使用模具热压法，工艺简单、操作简便，热压温度低，原材料的利用率高，可以有效降低污染和能耗；

（2）本发明通过低温热压的方法，减少层状材料粉体的间隙，增大层间相互作用面积，从而增强宏观体的强度，所制备得到的密实化宏观体强度高、力学性能优良，具有良好的成型性和加工性。低温热压制备得到的石墨密实化宏观体的强度高于高温烧结的石墨块体强度。

3.发展规划

（1）该技术未来可应用至航空航天、原子能和电池产业等领域，实现高强度石墨和层状过渡金属碳化物块体材料国产化，提高抵御市场风险的能力；

（2）该技术制备出的密实化宏观体材料性能优越、成本低、污染少。可以实现经济效益并且保护环境。

4.合作方式

面议

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