[发明专利]一种基于碳化硅的导电陶瓷纤维及其制备方法

说明书

本发明公开一种基于碳化硅的导电陶瓷纤维及其制备方法，该导电陶瓷纤维的电导率为10²～10⁴S/m，拉伸强度为0.4～2.8GPa，模量为60～280GPa；该制备方法以连续SiC纤维为原料，在真空条件下进行升温、保温、冷却，得到导电陶瓷纤维。本发明提供的导电陶瓷纤维导电性能优异，同时其力学性能也能满足应用的需求，且具有良好的柔性；本发明提供的制备方法原料来源广阔，制备过程简单，操作方便，能够实现导电纤维的大规模制备。

技术领域

本发明涉及导电纤维技术领域，尤其是一种基于碳化硅的导电陶瓷纤维及其制备方法。

背景技术

导电纤维不仅具有优异的电学性能，而且具备可编织性，在抗静电、柔性传感器、电磁屏蔽等领域应用广泛。特别是近年来可穿戴电子产品的迅猛发展，直接推动了导电纤维在可穿戴电子产品领域的应用需求。

导电纤维根据其材料特点可以分为有机导电纤维、金属导电纤维和无机非金属导电纤维。有机导电纤维包括各种主链存在π共轭结构的高分子纤维，比如聚吡咯纤维、聚噻吩纤维、聚苯胺纤维等。然而，由于高分子主链中的共轭结构，致使导电高分子很难进行合成和纺丝，并且制备成本也高。另外，也可将金属、金属化合物、碳黑颗粒、石墨烯、碳纳米管等导电物质通过溅射镀层、物理吸附、化学反应、共混纺丝等方法涂覆在普通有机纤维表面或掺杂在纤维内部形成涂覆型导电纤维或者复合型导电纤维。涂覆型纤维导电性较好，但是在后期加工中容易造成纤维表层的导电物质脱落。复合型导电纤维容易抱合，可加工性好，被广泛用于工业生产,但是其耐高温性能差。金属导电纤维是指通过熔抽法、切削法、拉伸法等将铝、铜、银等金属制备成纤维形状而形成的导电纤维，其导电性非常优异，能接近纯金属，但是金属导电纤维制备难度大，而且可加工性较差，难以形成细直径导电纤维。无机非金属导电纤维目前主要包括碳纤维，具有导电性能优良、直径细、强度高、耐磨、耐腐蚀等优点，但是其抗氧化性能差。

发明内容

本发明提供一种基于碳化硅的导电陶瓷纤维及其制备方法，用于克服现有技术中难以进行合成和纺丝，不耐高温，导电物质易脱落，可加工性较差等缺陷，提供一种新型的无机非金属导电纤维，同时该导电陶瓷纤维的制备难度低、工艺过程简单。

为实现上述目的，本发明提出一种基于碳化硅的导电陶瓷纤维，所述导电陶瓷纤维的电导率为10²～10⁴S/m，拉伸强度为0.4～2.8GPa，模量为60～280GPa。

为实现上述目的，本发明还提出一种基于碳化硅的导电陶瓷纤维的制备方法，包括以下步骤：

在真空条件下，以100～600℃/h的升温速率将连续SiC纤维从室温加热至设定温度，然后在所述设定温度下保温1～5h，自然冷却，得到所述导电陶瓷纤维。

与现有技术相比，本发明的有益效果有：

1、本发明提供的导电陶瓷纤维的电导率为10²～10⁴S/m，拉伸强度为0.4～2.8GPa，模量为60～280GPa。本发明提供的导电陶瓷纤维的电导率可以实现10²～10⁴S/m大范围调控，同时其力学性能也能满足应用的需求，而且直径细、具有良好的柔性。

2、本发明提供的导电陶瓷纤维制备方法，得到的导电纤维由于其芯部为碳化硅，因此该纤维具有良好的耐高温、抗氧化、耐腐蚀等性能。此外，本发明提供的制备方法不会破坏原料SiC纤维的截面形状，从而使制备得到的导电陶瓷纤维也具有良好的形貌。

3、本发明提供的导电陶瓷纤维制备方法原料来源广阔，制备过程简单，操作方便，能够实现导电纤维的大规模制备。

附图说明