[发明专利]一种高导热高导电CNT界面改性陶瓷基复合材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种高导热高导电CNT界面改性陶瓷基复合材料的制备方法，利用浆纱工艺将CNT均匀包覆纤维表面，结合编织制备复合材料预制体并利用化学气相沉积法制备陶瓷基复合材料，该方法提高了预制体内CNT的含量，改善了CNT的分布均匀性，有利于充分发挥CNT的高导热、高导电等优异性能。复合材料的导热性能提升5‑8倍，导电性能提升5～10倍，不仅如此，该方法生产工艺简单、可控，有利于工业化生产。

技术领域

本发明属于复合材料领域，，涉及一种高导热高导电CNT界面改性陶瓷基复合材料的制备方法，主要应用于提升陶瓷基复合材料导热和导电性能领域。

背景技术

随着工业生产技术以及航空航天技术的发展，对复合材料种类的需求更加多样，对材料性能的要求也越来越高。在许多领域，例如火箭发动机和空天飞行器的热防护系统等，不仅要求陶瓷基复合材料具备良好的力学性能，还要求材料具有优良的导热、导电和电磁屏蔽性能。因此，陶瓷基复合材料的主要发展方向已经由传统的结构材料转向“结构功能一体化”的新型复合材料，CNT作为物理性能优异的碳纳米材料，成为复合材料理想的填料或增强体。

目前使用CNT掺杂纤维预制体的方法主要有原位生长法、电泳沉积法、真空抽滤法等。但上述方法普遍存在CNT掺杂量难以控制，分布不均匀以及和复合材料组元的界面结合力弱的缺点，且工艺过程复杂、时间较长以及无法进行规模化生产。

文献1“Improvement of the electromagnetic shielding properties of C/SiC composites by electrophoretic deposition of carbon nanotube on carbonfibers.Carbon 109(2016)149-153.”介绍了使用电泳沉积法将CNT引入纤维布，以增强C/SiC复合材料的电磁屏蔽性能。但该方法存在CNT掺杂量和分布均匀性难以控制，以及因工艺方法自身所限无法制备较大尺寸C/SiC复合材料复合材料。

文献2“Improving thermal conductivity in the through-thicknessdirection of carbon fibre/SiC composites by growing vertically aligned carbonnanotubes.Carbon 116(2017)84-93.”通过CVD法在纤维布表面原位生长垂直于纤维表面的CNT，提高C/SiC复合材料的导热性能。该方法制备了具有特殊结构的CNT，但CVD工艺具有设备昂贵、时间长以及CNT生长过程难于控制的缺点。

专利号CN103288466A中公开了一种原为自生碳纳米管改性硅碳氮陶瓷的制备方法，利用化学气相沉积结合化学气相渗透，同部合成CNT和SiCN基体，但该方法在CNT生长过程中无法控制其含量以及分布的均匀性。

现有技术中复合材料领域制备掺杂CNT纤维预制体的工艺存在缺陷，不能规模生产CNT纤维预制体的现状以及现有材料体系中仍然存在CNT呈宏观无序组装状态、质量分数较低以及分散性差的缺点，阻碍了CNT性能的充分发挥，无法全面提升复合材料功能特性。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种高导热高导电CNT界面改性陶瓷基复合材料的制备方法，利用纤维上浆工艺使CNT均匀包覆纤维表面，后根据对预制体结构的要求可设计相应的织物结构。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

技术方案

一种高导热高导电CNT界面改性陶瓷基复合材料的制备方法，其特征在于步骤如下：