[发明专利]原位碳纳米管增强炭/炭复合材料的制备方法

摘要

一种原位碳纳米管增强炭/炭复合材料的制备方法，包括炭纤维预制体的预处理、预制体的致密化和高温热处理，本发明在炭纤维预制体的预处理后，还包括炭纤维预制体中催化剂的加载、预制体中炭纤维表面原位碳纳米管的生长过程，具体方法如下：首先采用原位共沉淀法或均匀沉淀法将催化剂加载到炭纤维预制体中，然后催化裂解天然气在炭纤维表面上原位生长碳纳米管。本发明工艺稳定易控，炭纤维与热解炭基体的界面结合强度良好，基体炭主要为高织构结构，导热性能、力学性能优良，特别是具有稳定的高温热导率和热膨胀系数。

主权项

1.一种原位碳纳米管增强炭/炭复合材料的制备方法，包括炭纤维预制体的预处理、预制体的致密化和高温热处理，其特征在于：在炭纤维预制体的预处理后，还包括炭纤维预制体中催化剂的加载、预制体中炭纤维表面原位碳纳米管的生长过程，具体方法如下：(1)炭纤维预制体中催化剂的加载采用原位共沉淀法在炭纤维预制体中加载催化裂解天然气生长碳纳米管所需要的催化剂，具体工艺是：首先，按催化剂的配比配置复合催化剂的前驱体乙醇溶液，其中阳离子Ni2+、Al3+和La3+的总溶度控制为0.05～0.15mol/L，接着将预处理后的炭纤维预制体引入该乙醇溶液中真空浸渍12～24h，然后在空气中让乙醇自然挥发，接着用等体积浸渍法将与阳离子浓度相同的共沉淀剂碳酸铵滴加到炭纤维预制体中，阴干后在350～400℃的温度下于N2或Ar气氛中煅烧1～3h，接着在400～450℃的温度下于H2气氛中还原，即得加载有催化剂的炭纤维预制体；(2)预制体中炭纤维表面原位碳纳米管的生长将前面得到的加载有催化剂的炭纤维预制体继续升温到生长碳纳米管的温度650～750℃，关掉N2或Ar，常压下通入天然气、甲烷或丙烷，反应20～40min后得到炭纤维表面原位生长有碳纳米管的预制体。(3)经预制体的致密化和高温热处理得到原位碳纳米管增强炭/炭复合材料。