[发明专利]一种网状玻璃态多孔碳薄壁异形件及其制备方法

说明书

本发明公开了一种网状玻璃态多孔碳薄壁异形件的制备方法，该方法包括：一、在前驱体聚氨酯海绵上部铺放聚乙烯蜡粉进行真空加热保温得到坯料；二、机械加工；三、浸入密闭的混合溶液中进行加热保温得到除蜡坯件；四、反复清洗后烘干；五、依次浸渍挂浆和阴干后进行高温固化得到固化件；六、将固化件埋没于石墨粉中进行高温碳化得到网状玻璃态多孔碳薄壁异形件。本发明采用前驱体聚氨酯海绵填充加工结合固化件埋粉烧结工艺，改善了坯料的可加工性，保证了形成玻璃态碳过程中固化件的体积收缩均匀，提高了产物薄壁异形件的尺寸精度，从而实现了高尺寸精度网状玻璃态多孔碳薄壁异形件的顺利成型，解决了网状玻璃态多孔碳薄壁异形件难以制备的问题。

技术领域

本发明属于多孔碳材料制备技术领域，具体涉及一种网状玻璃态多孔碳薄壁异形件及其制备方法。

背景技术

网状玻璃态多孔碳是一种由玻璃态碳泡沫组成的三维网状微孔材料，开孔率高达90％～97％，密度小(0.03g/cm³)，具有较高的化学稳定性、比表面积和导电率，导热率和热膨胀系数都很低，结构强度大，对流体的阻力小，生产成本较低等特点，在航空(如宇宙飞船的隔热层)、电化学、生物医学、环境保护等领域的应用非常广泛。

目前，国外在网状玻璃态多孔碳材料研究应用方面取得了较大进展。Zimmer公司研发的多孔钽骨科植入材料在临床上的成功应用，使网状玻璃态多孔碳支架成为医疗领域广泛应用的材料之一。A.Czerwinski等人在网状玻璃态多孔碳表面电沉积Pb和PbO₂用作铅酸电池的正负极板栅集流体。Czerwinski等人用镀铂的网状玻璃态多孔碳电极对酸性溶液中CO₂的吸附进行研究。T.Schoetz等人利用导电聚合物的独特特性，以网状玻璃态多孔碳为衬底，制备导电聚合物的纳米/微孔薄膜作为储能材料，提高了电极容量。国内对网状玻璃态多孔碳的研究主要停留在简单形状的制备和应用阶段。公开号为CN1907914A的中国专利公开了以三维网状石墨泡沫或网状玻璃碳制作医用多孔钽。尉晓蔚等人将自制的网状玻璃碳与犬骨髓基质干细胞进行培养，研究显示多孔玻璃碳支架在体外能促进骨髓基质干细胞的黏附与增殖，在体内具有良好的骨诱导特性。

相比国外研究，国内制备的网状玻璃态多孔碳材料存在强度低，易掉渣，加工难度大，尤其是在异形件制备上存在很大难度，限制了该材料在复杂形状环境要求下的应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种网状玻璃态多孔碳薄壁异形件的制备方法。该方法采用前驱体聚氨酯海绵填充加工结合固化件埋粉烧结工艺，改善了坯料的可加工性，保证了形成玻璃态碳过程中固化件的体积收缩均匀，提高了产物薄壁异形件的尺寸精度，从而实现了高尺寸精度网状玻璃态多孔碳薄壁异形件的顺利成型，解决了网状玻璃态多孔碳薄壁异形件难以制备的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种网状玻璃态多孔碳薄壁异形件的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、将前驱体聚氨酯海绵放置于容器中，然后在前驱体聚氨酯海绵上部铺放聚乙烯蜡粉并转移至真空干燥箱中，进行真空加热保温，降至室温卸真空后取出，得到坯料；

步骤二、将步骤一中得到的坯料进行机械加工；

步骤三、将步骤二中经机械加工后的坯料浸入密闭的混合溶液中进行加热保温，并重复多次后取出，得到除蜡坯件；

步骤四、将步骤三中得到的除蜡坯件反复清洗，然后烘干；

步骤五、对步骤四中经烘干后的除蜡坯件进行浸渍挂浆，除去多余料浆后阴干，然后进行高温固化，得到固化件；

步骤六、将步骤五中得到的固化件埋没于石墨粉中进行高温碳化，得到网状玻璃态多孔碳薄壁异形件。