[发明专利]一种核壳结构碳纳米管增强碳/碳复合材料及制备方法

权利要求书

1.一种制备核壳结构碳纳米管增强碳/碳复合材料的方法，其特征在于步骤如下：

步骤1、制备低密度的多孔碳/碳复合材料：将二维针刺碳毡放入ICVD炉中，在真空或常压氩气环境中升温至980～1150℃，通入烃类气体，沉积20～60h，制备密度为0.75～1.3g/cm³的低密度多孔碳/碳复合材料；

步骤2、切割步骤1制备的低密度多孔碳/碳复合材料，密度为0.75～0.85g/cm³的低密度多孔碳/碳复合材料切割为3mm厚度，密度为0.95～1.15g/cm³的低密度多孔碳/碳复合材料切割为2mm厚度，密度为1.2～1.3g/cm³的低密度多孔碳/碳复合材料切割为1mm厚度；浸泡在体积浓度为20～40％的硝酸溶液中，并在40～60℃水浴中放置4～12h，然后取出用蒸馏水反复清洗至中性，放入烘箱中烘干；

步骤3、在步骤2处理后的低密度多孔碳/碳复合材料中原位生长碳纳米管：将步骤2处理后的材料放入3～15mmol/L的醋酸铜乙醇溶液中，浸渍24h后取出烘干；再在Ar气保护下以5～10℃/min的升温速率升温至500℃，通入H₂进行还原处理，之后继续提升炉内温度至800～930℃，调节炉内气氛组成为C₂H₄：H₂：Ar＝1:0.5～2:10，保温15～30分钟；然后关闭电源自然冷却至室温，整个过程在Ar气保护下完成，从而得到原位生长碳纳米管的低密度碳/碳复合材料；

步骤4、制备核壳结构碳纳米管增强碳/碳复合材料：将步骤3中得到的原位生长碳纳米管的低密度碳/碳复合材料放入ICVD炉内，在真空或Ar环境下，以5～10℃/min的升温速率升温至1020～1100℃，通入烃类气体进行致密化，等温沉积60～150h后关闭电源自然冷却至室温，制得密度为1.70～1.80g/cm³具有核壳结构的碳纳米管增强碳/碳复合材料。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述二维针刺碳毡的密度为0.4～0.5g/cm³。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述醋酸铜乙醇溶液是将Cu(CH₃COO)₂·H₂O溶解于乙醇溶剂中。

4.一种如权利要求1所述方法制得的核壳结构碳纳米管增强碳/碳复合材料，其特征在于包括壳层和壳层包覆内的核层；壳层为碳纳米管增强碳/碳复合材料，核层为不含碳纳米管的纯碳/碳复合材料。

5.根据权利要求4所述核壳结构碳纳米管增强碳/碳复合材料，其特征在于：所述壳层与核层的壳层厚度/核层厚度＝1:2.5～1:3。