制造具有预定微结构的热解碳的方法技术

本发明专利技术涉及一种制造热解碳的方法，其包括由至少一种C

Method of producing pyrolytic carbon with predetermined microstructure

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制造具有预定微结构的热解碳的方法
技术介绍
已知使用加热技术由烃前驱体如环己烷形成热解碳。特别地，为在基底的外表面上沉积热解碳涂层，可以通过将所述基底浸入处于液态的环己烷浴中加热，并且将所述基底加热至高于前驱体的分解温度的温度。液体在与热表面接触时蒸发并且形成被称为“加热膜”的气态膜。当基底被加热到高于前驱体的分解温度时，包含在加热膜中的气化物分解并通过基底表面与气相之间的非均相反应形成沉积物。然而，当使用已知的加热技术时，相对难以控制所形成的热解碳的微结构并且获得均匀的微结构。更具体地，粗糙的层状热解碳的受控生产可能相对困难。此外，现有技术中通过加热获得的热解碳可能具有结构缺陷，例如裂纹，应降低结构缺陷存在程度。另一个问题是已知的加热前驱体通常衍生自不可再生资源(例如油)。这可能最终导致这些化合物的可用性和负面环境影响的问题。
技术实现思路
本专利技术旨在解决上述缺点并且涉及一种用于制造热解碳的方法，该方法包括由至少一种C2至C6醇或多元醇前驱体通过加热工艺形成热解碳的步骤。“醇”意指具有单一醇官能团的化合物。“多元醇”意指具有若干醇官能团的化合物。C2至C6醇或多元醇前驱体的使用使得有可能获得具有均匀且受控的微结构并且与现有技术相比具有更少结构缺陷的热解碳。更精确地，该前驱体使得可以根据在加热期间施加的温度选择性地获得具有预定微结构的热解碳。使用上述前驱体使得可以通过改变在加热期间该表面被加热到的温度而调节在被处理表面上形成的热解碳获得的微结构。此外，在此考虑的醇或多元醇是大量可获得的并且可以从可再生资源中获得的化合物，因此赋予了上述这些前驱体比已知的前驱体更大的可获得性。在一个实施方式中，前驱体为脂族醇或多元醇。在一个实施方式中，前驱体是C2或C3醇或多元醇。C2或C3前驱体的使用是有利的，因为它允许通过改变在加热期间施加的温度来获得热解碳的所有现有微结构，并且因此特别地以受控的方式获得粗糙的层状的热解碳。特别地，前驱体可以是C2醇或二醇。前驱体可以是乙醇或丙醇。由上述前驱体形成的热解碳可用于多种应用中。因此，本专利技术还涉及一种用于涂覆基底的方法，该方法包括至少以下步骤：-通过进行如上所述的方法在基底的表面上形成热解碳涂层。可替代地，本专利技术进一步涉及一种用于使纤维预制件致密化的方法，该方法包括至少以下步骤：-通过进行如上所述的方法在纤维预制件的孔隙中形成热解碳基质。附图说明参见所附的图1和图2，本专利技术的其他特征和优点将从以下的非限制性说明中变得清楚，这些图是借助于偏振光光学显微镜观察的根据本专利技术的方法的示例获得的多个热解碳沉积物的图片。具体实施方式热解碳由前驱体C2至C6醇或多元醇通过加热而形成。特别地，可以在纤维预制件的孔隙中形成热解碳基质，或者可以在基底的外表面上形成热解碳涂层。在这种情况下，将待致密的纤维预制件或待涂覆的基底浸入包括醇或多元醇前驱体的液浴中。然后例如通过感应加热预制件或基底。在与加热的预制件或基底接触时，前驱体被蒸发而形成加热膜，在该加热膜中前驱体将分解而形成热解碳沉积物，从而形成基质或涂层。醇或多元醇可具有直链、支链或环链。根据一个示例，前驱体可为醇或脂族多元醇。在一个实施方式中，前驱体选自：乙醇、乙二醇、丙醇、甘油、丁醇、戊醇、己醇、环丙醇、环丁醇、环戊醇、环己醇、苯酚或这些化合物的混合物。专利技术人还发现，其他分子可用作有用的前驱体以通过加热工艺形成热解碳。因此，前驱体可以是甲醇或醚，如乙氧基乙烷或甲氧基丙烷。在一个实施方式中，醇或多元醇为C2至C4醇或多元醇。醇或多元醇可为C2或C3醇或多元醇。具体地，前驱体是乙醇或丙醇。在加热工艺期间，将预定温度施加在预制件或基底上，以便获得具有所需微结构的热解碳。当在加热期间使用C2至C6醇或多元醇前驱体时，施加第一温度选择性地形成具有第一微结构的热解碳，且施加不同于第一温度的第二温度选择性地形成具有不同于第一微结构的第二微结构的热解碳。根据所形成的热解碳的所需应用，可能希望优选一种热解碳微结构优于另一种。举例来说，当使用乙醇作为前驱体时：-无定形热解碳是通过在加热期间施加1050℃至1150℃之间的温度获得的，-暗层状热解碳是通过在加热期间施加1175℃至1225℃之间的温度获得的，-粗糙的层状热解碳是通过在加热期间施加1250℃至1325℃之间的温度来获得，以及-光滑层状热解碳是通过在加热期间施加1350℃至1425℃之间的温度获得的。应注意的是，如果使用C2前驱体，不仅可以根据在加热期间施加的温度调节热解碳的微结构，而且能够以受控的方式获得粗糙的层状热解碳。举例来说，当丙醇用作前驱体时：-无定形热解碳是通过在加热期间施加1050℃至1150℃之间的温度获得的，-暗层状热解碳是通过在加热期间施加1175℃至1220℃之间的温度获得的，-粗糙的层状热解碳是通过在加热期间施加1220℃至1250℃之间、例如1230℃至1250℃之间的温度获得的，以及-光滑层状热解碳是通过在加热期间施加1275℃至1425℃之间的温度获得的。应注意的是，如果使用C3前驱体，不仅可以根据在加热期间施加的温度来调节热解碳的微结构，而且能够以受控的方式获得粗糙的层状热解碳。举例来说，当使用丁醇作为前驱体时：-无定形热解碳是通过在加热期间施加1050℃至1150℃之间的温度获得的，以及-光滑层状热解碳是通过在加热期间施加1175℃至1225℃之间的温度获得的。举例来说，当使用戊醇作为前驱体时：-暗层状热解碳是通过在加热期间施加1050℃至1225℃之间的温度获得的，以及-光滑层状热解碳是通过在加热期间施加1275℃至1425℃之间的温度获得的。举例来说，当使用己醇作为前驱体时：-暗层状热解碳是通过在加热期间施加1050℃至1225℃之间的温度获得的，以及-光滑层状热解碳是通过在加热期间施加1275℃至1425℃之间的温度获得的。在图1中提供了根据本专利技术的测试示例的偏振光光学显微镜观察结果。对应于图1的测试在于通过加热在基底S上依次沉积四层热解碳C1、C2、C3和C4。使用乙醇形成作为热解碳前驱体的C1至C4的每个层。当形成层C1至C4中的每一个时，在加热期间施加不同的温度。因此，层C1是通过在加热期间施加1100℃的温度维持49分钟而获得。层C1是无定形热解碳层，并且当在偏振光光学显微镜下观察时具有7.32μm的厚度和1.4°的消光角。层C2是通过在加热期间施加1200℃的温度维持19分钟而获得。层C2是暗层状热解碳层，并且当在偏振光光学显微镜下观察时具有8.21μm的厚度和4.2°的消光角。层C3是通过在加热期间施加1300℃的温度维持7分钟而获得的。层C3是粗糙的层状热解碳层，并且当在偏振光光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制造热解碳的方法，其包括由至少一种C

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171019 FR 17598701.一种制造热解碳的方法，其包括由至少一种C2至C6醇或多元醇前驱体通过加热方法形成热解碳的步骤，前驱体为乙醇或C3醇或多元醇，并且当使用乙醇作为前驱体时，通过在加热期间施加1250℃至1325℃的温度而获得粗糙的层状热解碳。


2.根据权利要求1所述的方法，其中前驱体为醇或脂族多元醇。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其中前驱体是丙醇。


4.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿诺·德勒胡兹，阿曼丁·洛里奥，劳伦斯·梅勒，帕特里克·大卫，
申请(专利权)人：赛峰集团陶瓷，国家科学研究中心，法国原子能及替代能源委员会，
类型：发明
国别省市：法国;FR