一种石墨烯气凝胶强化碳纤维增强聚合物复合结构制备方法技术

本发明专利技术涉及3D打印及高性能碳/碳复合材料制备领域，提供了一种石墨烯气凝胶强化碳纤维增强聚合物复合结构制备方法。基于激光诱导石墨烯和挤出直写成型，公开了一种激光诱导石墨烯气凝胶复合3D打印装置，与该装置适配的一种激光诱导石墨烯气凝胶前体膏料制备工艺与成型工艺，能够在碳纤维复合材料表面高效、精确制造三维石墨烯梯度结构。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及3d打印及高性能碳/碳复合材料制备领域，尤其涉及基于激光诱导石墨烯的碳纤维复合材料表面梯度结构制造方法。

技术介绍

1、碳纤维复合材料是一种性能优异的新材料，与传统的材料相比，具有轻量化、耐冲击的优点，能够在保证强度的同时减轻重量，提高材料的综合性能。在航空航天、汽车、体育器材等领域具有广泛的应用前景。而碳纤维复合材料受限于树脂的性能，使用温度、电磁特性、电化学特性有待优化提升。

2、而石墨烯是一种碳原子以sp2杂化键合形成单层六边形蜂窝晶格的二维材料，具有优异的导电性、导热性、力学特性、光学特性、化学特性。石墨烯气凝胶是以石墨烯为材料，通过搭接、排列而形成具有互联多孔网络结构的三维宏观体材料。内部充斥了大量空气。具有高孔隙率，高比表面积，极低密度的特点。石墨烯气凝胶具有极低的热导率，高吸附性和优异的电化学特性。在电磁波吸收、超级电容器、热绝缘结构、催化等领域具有巨大的优势。利用激光对材料的光热效应及光化学反应，诱导生产石墨烯的方法具有高效率，低成本的优势。

3、通过在碳纤维打印件表面制备具有功能性材料的梯度结构，能够本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种激光诱导石墨烯气凝胶复合3D打印装置，其特征在于：包括：激光光源系统，用于诱导石墨烯化过程；打印平台，用于承载固定碳纤维打印件；打印平台驱动系统，用于驱动打印平台在垂直和水平方向移动；膏料挤出直写系统，用于在碳纤维打印件表面定形定量挤出石墨烯前体膏料。

2.根据权利要求1所述的一种激光诱导石墨烯气凝胶复合3D打印装置，其特征在于：所述激光光源置于打印平台上方，所述激光光源发射激光范围覆盖打印平台区域，所述激光光源最大能量密度超过5.5J/cm2。

3.根据权利要求2所述的一种激光诱导石墨烯气凝胶复合3D打印装置，其特征在于：所述激光光源系统为紫外激光器、可...

【技术特征摘要】

1.一种激光诱导石墨烯气凝胶复合3d打印装置，其特征在于：包括：激光光源系统，用于诱导石墨烯化过程；打印平台，用于承载固定碳纤维打印件；打印平台驱动系统，用于驱动打印平台在垂直和水平方向移动；膏料挤出直写系统，用于在碳纤维打印件表面定形定量挤出石墨烯前体膏料。

2.根据权利要求1所述的一种激光诱导石墨烯气凝胶复合3d打印装置，其特征在于：所述激光光源置于打印平台上方，所述激光光源发射激光范围覆盖打印平台区域，所述激光光源最大能量密度超过5.5j/cm2。

3.根据权利要求2所述的一种激光诱导石墨烯气凝胶复合3d打印装置，其特征在于：所述激光光源系统为紫外激光器、可见光激光器、红外激光器的一种，所述激光光源为连续激光器、毫秒激光器、微秒激光器、纳秒激光器、皮秒激光器、飞秒激光器的一种。

4.根据权利要求1所述的一种激光诱导石墨烯气凝胶复合3d打印装置，其特征在于：所述打印平台驱动系统包括平台升降控制装置、平台横向位移控制装置；所述平台升降控制装置由驱动电机和传动部件组成，所述驱动电机能够驱动传动部件绕中心轴向转动，用于驱动打印平台垂直方向移动；平台横向位移控制装置，平台横向位移控制装置包括依次设置的被动运动块、连杆、直线导轨，所述被动运动块具有与传动部件连接，所述连杆两端具有螺纹孔，分别与被动运动块和直线导轨连接，用于驱动打印平台水平方向移动。

5.根据权利要求4所述的一种激光...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱伟军，王宁，张志坤，付龙，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：