一种碳纳米管/石墨烯/热解碳复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种碳纳米管/石墨烯/热解碳复合材料及其制备方法，属于复合材料制备技术领域。所述制备方法包括以下步骤：利用化学气相沉积法在镍泡沫上生长石墨烯得到石墨烯/镍泡沫；在石墨烯/镍泡沫内原位生长碳纳米管，得到碳纳米管/石墨烯多维杂化增强体；利用前驱体浸渍裂解法填充热解碳，制得碳纳米管/石墨烯/热解碳复合材料。本发明专利技术作为纳米碳构成的跨尺度增强体可对碳基体进行微米及纳米尺度上的全面改性和强化，制得轻质、高强韧、多功能碳基复合材料。能碳基复合材料。

【技术实现步骤摘要】
一种碳纳米管/石墨烯/热解碳复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于复合材料制备
，具体涉及一种碳纳米管/石墨烯/热解碳复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]碳基复合材料因具有耐高温、抗冲刷、抗烧蚀、高温力学性能极佳等独特性质，在航空、航天等高科技领域有着举足轻重的地位和作用。近年来，随着航空航天及国防科技的快速发展，对轻质、高强韧、多功能碳基复合材料需求日益迫切。然而，传统的碳纤维增强碳基复合材料(C/C复合材料)存在脆性大、服役稳定性差等问题，主要有以下三个原因：首先，受限于碳纤维微米级尺度，纤维预制体存在编织盲区，其对层间、层内单根纤维间、纤维束间、编织空隙及构件尖角等多部位的碳基体缺乏强韧化；其次，缺乏强韧化的碳基体无法有效抵抗石墨化处理对其组织的连续性破坏，易产生碳基体环状开裂、界面弱化甚至脱粘等结构缺陷；再者，C/C构件成型过程中，需要对复合材料进行表面机械加工，必然会切断三维编织结构中的碳纤维，纤维长径比急剧下降使得其对碳基体的强韧效应基本消失，尤其是具有尖角锐形的构件因纤维切断会导致性能严重损伤或产生“崩块本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳纳米管/石墨烯/热解碳复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：制得石墨烯/镍泡沫；S2：采用注射化学气相沉积法在石墨烯/镍泡沫内原位生长碳纳米管，得到碳纳米管/石墨烯多维杂化增强体；S3：采用前驱体浸渍裂解法在碳纳米管/石墨烯多维杂化增强体内填充热解碳，制得碳纳米管/石墨烯/热解碳复合材料。2.根据权利要求1所述的碳纳米管/石墨烯/热解碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述S1中，所述制得石墨烯/镍泡沫的方法为化学气相沉积法，所述化学气相沉积法制备石墨烯/镍泡沫的过程如下：S11：将泡沫镍先置于盐酸中进行第一次处理，后置于丙酮中进行第二次处理，得到预处理泡沫镍；S12：将预处理泡沫镍置于管式炉中进行第一次热处理，在预处理泡沫镍上生长石墨烯，制得石墨烯/镍泡沫。3.根据权利要求2所述的碳纳米管/石墨烯/热解碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述S12中，所述第一次热处理的工艺如下：所述第一次热处理中的碳源为甲烷或甲醇，所述第一次热处理中的碳源的浓度为混合气氛总浓度的0.5～3％；所述第一次热处理中的所述混合气氛为碳源以及氢气组成的混合气体；所述生长石墨烯的过程中生长温度为950～1100℃；第一次热处理的时间为3～10min。4.根据权利要求1所述的碳纳米管/石墨烯/热解碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述S2中，采用注射化学气相沉积法在石墨烯/镍泡沫内原位生长碳纳米管，得到碳纳米管/石墨烯多维杂化增强体的过程如下：S21：将无水乙醇、乙二胺、去离子水混合均匀得到混合溶液，后将二茂铁溶于混合溶液中，得到生长碳纳米管的前驱体液；S22：将石墨烯/镍泡沫置于管式炉中进行第二次热处理，向石墨烯/镍泡沫中注入生长碳纳米管的前驱体液，得到碳纳米管/石墨烯/镍泡沫；S23：将碳纳米管/石墨烯/镍泡沫洗涤、冷冻干燥后得到碳纳米管/石墨烯多维杂化增强体。5.根据权利要求4所述的碳纳米管/石墨烯/热解碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述S21中，所述无水乙醇与乙二胺的体积比为(4～7)：(1～5)，二茂铁的浓度为0.02...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁思远，冯雷，魏鹏，王晨欢，宋浩杰，贾晓华，杨进，李永，王思哲，邵丹，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：