[发明专利]一种木材-碳复合材料及制备方法

说明书

本发明涉及一种木材‑碳复合材料及制备方法，首先通过对原生木材进行造孔处理，制备出多孔木材，为下一步与碳的复合营造出充裕的孔隙；然后采用碳对多孔木材进行孔壁强化，提升多孔木材的支撑结构的强度；然后采用碳填充多孔木材的孔隙，实现复合材料致密度的提升，并得到一种木材‑碳复合材料。本发明制备的木材‑碳复合材料在900‑1300℃的高温下仍然具有较高的强度保持率，本发明制备的木材‑碳复合材料在900‑1300℃条件下，强度保持率分布在92％‑115％，强度保持率最大值可以达到115％。从而显著拓展了该木材复合材料的使用范围。

技术领域

本发明属于复合材料及其制备方法，涉及一种木材-碳复合材料及制备方法。

背景技术

木材作为大自然中的可再生资源，是理想的环境友好型材料，同时木材是地球上最为丰富的材料之一，人们利用木材作为燃料、工具，建筑材料。由于木材具有天然的多孔结构，使得其易于和其它材料相复合，从而形成基于木材的复合材料。该复合材料可以具有导热、耐高温等性能，因而在电气、航空航天、电子封装、电脑和手机散热等领域上具有潜在应用价值。尤其是在应用于电子封装、电脑和手机散热时，对基于木材的复合材料的热导率提出了较高的要求。

文献1“Haiyue Yang,Yazhou Wang,Qianqian Yu,Guoliang Cao,Xiaohan Sun,Rue Yang,Qiong Zhang,Feng Liu,Xin Di,Jian Li,Chengyu Wang,Guoliang Li.Low-cost,three-dimension,high thermal conductivity,carbonized wood-basedcomposite phase change materials for thermal energy storage.Energy,2018,159:929-936”报道了一种将十四醇浸渍入木材的方法，所得到的复合材料的热导率分布在0.515-0.669W/(m·K)，热导率的最大值为0.669W/(m·K)。

文献2“Li Chen,Na Song,Liyi Shi,Peng Ding.Anisotropic thermallyconductive composite with wood-derived carbon scaffolds.Composites Part A:Applied Science and Manufacturing,2018,112:18-24”报道了一种将聚酰胺-酰亚胺浸渍到木材中的方法，制造出的复合材料热导率分布在0.15-0.56W/(m·K)，其中热导率最大值为0.56W/(m·K)。

上述文献制备的基于木材的复合材料的热导率最大值仅仅为0.669W/(m·K)，热导率数值较低。

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，本发明提出一种木材-碳复合材料及制备方法，首先通过对原生木材进行造孔处理，制备出多孔木材，为下一步与碳的复合营造出充裕的孔隙；然后采用碳对多孔木材进行孔壁强化，提升多孔木材的支撑结构的强度；然后采用碳填充多孔木材的孔隙，实现复合材料致密度的提升，并得到一种木材-碳复合材料。

技术方案

一种木材-碳复合材料，其特征在于：将壁间强化碳和致密化碳分步填充于多孔木材的孔隙中，致密化填充的碳与壁间强化的碳形成相容，使得多孔木材与两种形式的碳形成均匀连贯的整体结构。

一种权利要求1所述木材-碳复合材料的制备方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：将原生木材去皮后放在氢氧化钠溶液中，在80-100℃条件下处理3-18小时，然后置于亚硫酸钠溶液中，在80-100℃条件下处理3-18小时，然后置于沸腾的水中处理3-18小时，再置于冷冻干燥机中在-50℃至-10℃的条件下处理24-72小时，得到多孔木材；