CN1940005A - 利用微波发热的复合材料及其制法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用微波发热的复合材料及其制法，其主要是将石墨与固结材料复合成复合材料，该固结材料可为陶瓷原料、塑橡胶及聚四氟乙烯，该复合材料经塑型或压结成预设的造型后，将之加热烧结或融溶成密致的固体复合材料，使复合材料形成一包覆石墨材的包覆层，据此，令该石墨复合材料在高温使用下，仍无氧化之虞而可无限次数重复使用；同时可应用做为吸波材料，吸收电磁波，有效阻绝电磁波穿透；进一步经控制微波的发射时间与功率，可使该复合材料小程度发热做为保温之用。

Description

利用微波发热的复合材料及其制法

技术领域：

本发明涉及一种利用微波发热的复合材料，同时涉及一种利用微波发热的复合材料的制法。

背景技术：

目前微波技术，因其有选择介质加热的特点，所以被广泛应用在科学、医学、通信、工业、农林渔业等领域；一般而言，微波本身并不是游离辐射，故不具有放射性，其频率介于0.3GHz～300GHz之间，因此他同时具有较短波的反射现象与较长波的加热效应，微波从介质表面进入并在其内部传播时，它所携带的能量就随着深入介质而转化为热能；微波应用在食物的加热处理时，并非如传统烹饪利用热的传导、辐射等物理现象使容器、介质受热后，由外而内间接达到加热食物的目的，而是将具极性的物质(如食物中的水、脂肪、蛋白质)置于微波所形成的电磁场中，物质分子随着磁场的震荡来回碰撞，因相互摩擦而产生热来熟化食物，反观无极性的空气及玻璃、陶瓷、塑料等容器对微波不产生作用，所以食物由生至熟，容器本身温度实际并无太大变化(微波后的热量是由食物传导而来)，也因此，食物利用微波处理后，容易有口感干硬、外观不佳的缺失，而食物体积越大其情形愈不理想；当然，容器在微波过程无法提供做为辅佐加热的角色，也是微波食物是否美味的关键之一，可惜目前无适当的材料做为介质使用，也是微波迟迟无法替代电热管的主要原因。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的上述不足，提供一种利用微波发热的复合材料，该复合材料可在微波中产生优良热源，且可吸收微波，同时具保温及阻绝电磁波的作用，同时提供一种该复合材料的制法。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种利用微波发热的复合材料，所述复合材料由10％-90％(重量)的石墨与10％-90％的固结材料组成。

上述利用微波发热的复合材料的制法，其步骤依序为：

a、将石墨与固结材料以10％～90％∶10％～90％的比例进行复合；

b、塑型上述复合材料成预设的造型；

c、再于600-2000℃烧结或于80-180℃融溶成密致的固体复合材料。

所述固结材料为陶瓷原料、塑橡胶、聚四氟乙烯中的任一种。所述复合方法为将石墨及固结材料均匀混合成复合材料。所述复合材料经600～2000度的温度烧结后于其表面形成瓷化层。所述复合材料经80～180度的温度融溶，待冷却而成密致的固体复合材料。

所述复合方法将固结材料包覆在石墨材质的表层。所述复合方法将石墨及固结材料均匀混合成复合材料后，再以该固结材料包覆在该复合材料的表层。所述固体复合材料进一步上釉再于900～1300度烧结。所述固体复合材料进一步施以聚四氟乙烯的涂布层。

与现有技术相比，本发明的优点是：

1.因石墨是优良的微波发热介质，以该制法所形成的石墨复合材料，可在高温下长时间使用，且无使石墨材料氧化之虞，而可无限次数重复使用，更可取代电热管的使用。

2.该石墨复合材料在微波影响下可产生更甚于微波所生的热量，成为可取代瓦斯及燃煤的优良发热介质，具有减少瓦斯及燃煤使用，节省能源、保护环境之效。

3.该石墨复合材料因具有优良的吸收电磁波，然后将之转为热量而消弭电磁波的特点，因此可据以做为吸波材料使用，若经控制微波的发射，更可使该复合材料微量发热做为保温之用。

附图说明：

图1是本发明的制作流程方块图。

图2是复合材料表面形成玻璃化的结构剖面示意。

图3是陶瓷原料包覆石墨材质的结构剖面示意。

图4是陶瓷原料包覆复合材料的结构剖面示意。

标号说明：

1、复合材料                   2、石墨

3、陶瓷原料                   4、瓷化层

具体实施方式：

为使本发明的应用原理、优点及其它目的能更被了解，以下兹特举较佳实施例并配合图式详细说明如后。

本发明是一种可利用微波而发热的复合材料及形成该复合材料的制法，该复合材料1由石墨及固结材料按10％-90％∶90％-10％的比例经复合、塑型、烧结或融溶而成。请参考图1所示，为制成上述复合材料的步骤。其中：复合为石墨与固结材料的均匀混合；烧结温度为600～2000度；融溶温度为80～180度。其中，该石墨即为已知的非金属矿物，其具有导电性、导热性、润滑性、可塑性、耐高温及化学性稳定等特点，因此石墨制品在机械工业、冶金工业、化学工业、电气工业、核工业、航天工业等领域的应用极为普遍，但，该石墨材料目前却无与微波技术相为应用，经发现，石墨在微波环境中，可有效率的吸收电磁波并将之转化为热量，并可在短时间内达到火红的状态(约540℃以上)，但石墨制品在空气中的使用应避免超过500，否则温度达400℃时即开始产生氧化现象；该固结材料为一种与石墨复合后，经600～2000度的温度烧结，或经80～180度的温度融溶，可包覆石墨材质，尤其是在高温中防止石墨直接接触氧气的材料，因复合材料所需要应用的不同温度范围，该固结材料可选择使用陶瓷原料、塑橡胶、聚四氟乙烯(铁氟龙)等可随意塑型或涂布的抗氧材料。

实施例1，以固结材料为陶瓷原料来进行说明，但并非要以限制该陶瓷原料的应用及制成顺序，该方法包含：

按石墨：陶瓷原料为10％～90％∶10％～90％的比例复合成复合材料1，然后将该复合材料塑型或压结成预设的造型，最后将之通过600～2000的温度烧结成密致的固体。

其中，该石墨及陶瓷原料复合的方式依复合的顺序及比例至少具体可分为：

a.石墨与陶瓷原料以90％∶10％均匀混合成复合材料，使该复合材料1经1100度的高温烧结后于其表面形成瓷化层4(或称玻化Vitrification)，其结构剖面如图2所示。

b.令陶瓷原料3包覆在石墨2材质的表层，再使陶瓷原料3烧结，其结构剖面如图3所示。

c.石墨2与陶瓷原料3以90％∶10％的比例均匀混合成复合材料1，再令陶瓷原料3包覆在该复合材料1的表层，复使陶瓷原料烧结，其结构剖面如图4所示。

该陶瓷原料就广义的陶瓷工业所采用的材料而言，可包含黏土、长石、石英、玻璃、水泥、珐琅、耐火材料，此外研磨材料、氧化物陶瓷(如氧化铝、氧化钴)、电子材料(如氧铁磁体、钛酸钡)亦属本范畴，其特点是凡以无机非金属物质为原料，在使用或制造过程中需经过高温烧成的成品或材料，据此，该石墨复合材料表面可形成有一层密致且可隔绝空气的保护层，令该石墨复合材料受微波作用而产生500以上的高温时，仍无氧化之虞而可无限次数重复使用；进一步，为达到复合材料的美观性，更可在其表面做上釉、上彩的表面加工，使该复合材料更平易近人，若在控制最高发热温度的情形下(如280以下)，亦可于该复合材料表面形成聚四氟乙烯(铁氟龙)的涂布层。

实施例2，利用该石墨优良的微波吸收特性，本发明的方法同时可应用做为吸波材料或保温材料的制程，其中，该所用固结材料可为塑橡胶，以上述所提的方法加以实施则包含：

a.石墨2与塑橡胶以50％∶50％的比例均匀混合成复合材料，使该复合材料通过90度的温度融溶后，于其表面形成一塑橡胶质包覆层。

b.令塑橡胶包覆在石墨2材质的表层，再使塑橡胶融溶而形成包覆。

c.石墨2与塑橡胶以50％∶50％的比例均匀混合成复合材料，再令塑橡胶包覆在该复合材料的表层，复使塑橡胶融溶。

该复合材料可经控制微波的发射时间与功率，使该复合材料小程度发热做为保温之用，或将该复合材料当作吸波材料，据以吸收电磁波，有效阻绝电磁波穿透。

Claims (10)

1、一种利用微波发热的复合材料，其特征在于：所述复合材料由10％-90％(重量)的石墨与10％-90％的固结材料组成。

2、根据权利要求1所述的利用微波发热的复合材料，其特征在于：所述固结材料为陶瓷原料、塑橡胶、聚四氟乙烯中的任一种。

3、一种利用微波发热的复合材料的制法，其特征在于：其步骤依序为：

a、将石墨与固结材料以10％～90％∶10％～90％的比例进行复合；

b、塑型上述复合材料成预设的造型；

c、再于600-2000℃烧结或于80-180℃融溶成密致的固体复合材料。

4、根据权利要求3所述的利用微波发热的复合材料的制法，其特征在于：所述固结材料为陶瓷原料、塑橡胶、聚四氟乙烯中的任一种。

5、根据权利要求3所述的利用微波发热的复合材料的制法，其特征在于：所述复合方法为将石墨及固结材料均匀混合成复合材料。

6、根据权利要求5所述的利用微波发热的复合材料的制法，其特征在于：所述复合材料经烧结后于其表面形成瓷化层。

7、根据权利要求3所述的利用微波发热的复合材料的制法，其特征在于：所述复合方法将固结材料包覆在石墨材质的表层。

8、根据权利要求3所述的利用微波发热的复合材料的制法，其特征在于：所述复合方法将石墨及固结材料均匀混合成复合材料后，再以该固结材料包覆在该复合材料的表层。

9、根据权利要求3所述的利用微波发热的复合材料的制法，其特征在于：所述固体复合材料进一步上釉再于900～1300度下烧结。

10、根据权利要求3所述的利用微波发热的复合材料的制法，其特征在于：所述固体复合材料进一步施以聚四氟乙烯的涂布层。

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