【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于复合材料，具体涉及一种碳碳复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、光伏发电是一种可持续发展的绿色能源，日益受到世界各国的重视并得到了大力发展。单晶硅片是太阳能电池的核心部件，制约着光伏发电的发展。在直拉单晶硅炉内，须使用加热器对多晶硅料进行加热使其熔化。
2、碳碳加热器作为单晶炉的加热元件，目前其制备材料为传统的沥青浸渍-碳化制得的碳碳复合材料。但是这种碳碳复合材料通常使用碳布、网胎和碳丝多种不同的预制体制备，由于不同预制体的电阻率各不相同，进而表现的是复合材料加热器的电阻率离散型高，而且沥青浸渍-碳化工艺获得沥青碳含量少，浸渍次数多，导致其生产周期和成本较高。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种碳碳复合材料及其制备方法和应用，本专利技术提供的碳碳复合材料的力学性能优异、电阻率低且稳定，成本低。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：
3、本专利技术提供了一种碳碳复合材料的制备方法，包括以下步骤：
4、依次将网胎和混合料粉重复铺层，用网胎封层，得到预制体，所述混合料粉包括石墨烯粉和沥青粉；
5、将所述预制体依次进行分段热压固化、碳化处理、气相沉积碳和石墨化处理，得到碳碳复合材料。
6、优选的，所述混合料粉中石墨烯粉和沥青粉的质量比为(1～5):200。
7、优选的，所述重复铺层的次数为15～35次；一次铺层所得粉层的厚度为0.5～1mm；一次铺层
8、优选的，所述分段热压固化包括第一阶段热压、第二阶段热压、第三阶段热压和第四阶段热压；所述第一阶段热压的压强为1mpa，温度为85～90℃，保温保压时间为40～50min；所述第二阶段热压的压强为1.5～3mpa，温度为110～120℃，保温保压时间为30～45min；所述第三阶段热压的压强为2～4mpa，温度为150～170℃，保温保压时间为30～45min；所述第四阶段热压的压强为4～5mpa，温度为165～175℃，保温保压时间为55～65min。
9、优选的，所述碳化处理的升温程序为：在300min内由室温升温至580～620℃，保温60～90min后，再在60～80min内升温至800～900℃，保温90～120min。
10、优选的，所述气相沉积的升温程序为：在300min内由室温升温至1100～1140℃，保温120～150min进行预热后，开始进行气相沉积。
11、优选的，所述气相沉积所用的碳源为甲烷；所述甲烷的流量为110～130slm；所述气相沉积的压力为-96～-98kpa。
12、优选的，所述石墨化处理的程序包括：
13、第一阶段：在300min内由室温升温至1100～1150℃，通入氮气保持微正压，氮气的流量为0.4～0.8slm；
14、第二阶段：将氮气切换为氩气，保持微正压，氩气的流量为0.3～0.5slm，并在480min内温度由第一阶段的温度升温至1850～1880℃，保温300min；
15、第三阶段：通过第一降温和第二降温使温度由第二阶段的温度自然降温至室温；第一降温由第二阶段的温度自然降温至1100℃，在第一降温的过程中保持通入0.3～0.5slm流量的氩气，保持在微正压状态下进行降温；
16、第二降温由1100℃自然降温至室温，在第二降温的过程中将氩气切换成氮气，氮气的流量为0.3～0.5slm，保持在微正压状态下进行降温。
17、本专利技术还提供了上述技术方案所述制备方法制备的碳碳复合材料，所述碳碳复合材料的电阻率为15～22μω.m。
18、本专利技术还提供了上述技术方案所述碳碳复合材料在制备加热器中的应用。
19、本专利技术提供了一种碳碳复合材料的制备方法，包括以下步骤：依次将网胎和混合料粉重复铺层，用网胎封层，得到预制体，所述混合料粉包括石墨烯粉和沥青粉；将所述预制体依次进行分段热压固化、碳化处理、气相沉积碳和石墨化处理，得到碳碳复合材料。本专利技术采用全网胎预制体，单一的预制体能减小电阻率的差异性，通过沥青粉和高导电的石墨烯粉的配合使用直接进行热压，沥青粉的加入，增加了沥青碳在机体成分中的占比，沥青碳的石墨化度更高，增强了碳碳复合材料的电学性能，即减小了电阻率，高导电的石墨烯的加入进一步强化了碳碳复合材料的电学性能，减小了电阻率；使用全网胎的预制体，其预制体结构单一，相比于传统的碳布、碳纤维、网胎等多种材料预制体，其电学性能的各向同性更加明显，从而减小碳碳复合材料的电阻率离散型，增强碳碳复合材料的电阻率的稳定性，还通过气相沉积代替沥青浸渍-碳化增密，减少多次沥青浸渍碳化增密带来的时间和原料成本，克服了增密工艺周期长和成本高等缺点，可实现工业化生产。
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1.一种碳碳复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合料粉中石墨烯粉和沥青粉的质量比为(1～5):200。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述重复铺层的次数为15～35次；一次铺层所得粉层的厚度为0.5～1mm；一次铺层所用混合料粉的质量为一层网胎质量的35～45％。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述分段热压固化包括第一阶段热压、第二阶段热压、第三阶段热压和第四阶段热压；所述第一阶段热压的压强为1MPa，温度为85～90℃，保温保压时间为40～50min；所述第二阶段热压的压强为1.5～3MPa，温度为110～120℃，保温保压时间为30～45min；所述第三阶段热压的压强为2～4MPa，温度为150～170℃，保温保压时间为30～45min；所述第四阶段热压的压强为4～5MPa，温度为165～175℃，保温保压时间为55～65min。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳化处理的升温程序为：在300min内由室温升温至58
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述气相沉积的升温程序为：在300min内由室温升温至1100～1140℃，保温120～150min进行预热后，开始进行气相沉积。
7.根据权利要求1或6所述的制备方法，其特征在于，所述气相沉积所用的碳源为甲烷；所述甲烷的流量为110～130SLM；所述气相沉积的压力为-96～-98kPa。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述石墨化处理的程序包括：
9.权利要求1～8任一项所述制备方法制备的碳碳复合材料，其特征在于，所述碳碳复合材料的电阻率为15～22μΩ.m。
10.权利要求9所述碳碳复合材料在制备加热器中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种碳碳复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合料粉中石墨烯粉和沥青粉的质量比为(1～5):200。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述重复铺层的次数为15～35次；一次铺层所得粉层的厚度为0.5～1mm；一次铺层所用混合料粉的质量为一层网胎质量的35～45％。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述分段热压固化包括第一阶段热压、第二阶段热压、第三阶段热压和第四阶段热压；所述第一阶段热压的压强为1mpa，温度为85～90℃，保温保压时间为40～50min；所述第二阶段热压的压强为1.5～3mpa，温度为110～120℃，保温保压时间为30～45min；所述第三阶段热压的压强为2～4mpa，温度为150～170℃，保温保压时间为30～45min；所述第四阶段热压的压强为4～5mpa，温度为165～175℃，保温保压时间为55～65min...
【专利技术属性】
技术研发人员：贾林涛，蒋婕，孙祝林，韦庆朕，
申请(专利权)人：上海康碳复合材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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