[发明专利]石墨烯改性高热导率三维炭/炭复合材料的制备方法

摘要

本发明公开了一种石墨烯改性高热导率三维炭/炭复合材料的制备方法，以氧化石墨烯和PAN炭布为原料，通过浸渍的方法在碳纤维表面形成氧化石墨烯膜；在高温、氢气气氛中将氧化石墨烯膜还原成石墨烯，随后进行CVI致密化和石墨化处理，得到石墨烯改性的高热导率三维炭/炭复合材料。本发明工艺简单、操作方便，能够显著提高三维炭/炭复合材料的热导率和弯曲强度，实现三维高导热炭/炭复合材料的大尺寸、规模化制备；本发明还可以根据不同的使用要求，调整Z向穿刺纤维的种类、含量和纤维间距，来扩大三维炭/炭复合材料的使用领域，具有很好的市场价值和应用前景。

主权项

一种石墨烯改性高热导率三维炭/炭复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：①将PAN基平纹或缎纹炭布按要求裁成一定尺寸、规格，并进行表面酸洗处理；②将适量的氧化石墨烯置于水溶液或醇类溶液中进行超声分散；③用步骤②中所得到的氧化石墨烯的水溶液或醇类溶液对步骤①中的PAN基炭布进行浸渍，取出后放入烘箱中烘干；④将步骤③烘干后的PAN基炭布以0o/90o的方式进行叠层，并对叠层后的炭布进行Z向穿刺，得碳纤维预制体；⑤将步骤④中制备的碳纤维预制体置于CVI沉积炉中，在氩气保护下，以10～30oC/min的升温速率升温至700～900oC，保温2小时后通入氢气还原1小时，将氧化石墨烯转换为石墨烯；之后，停止通入氢气并以10～30oC/min的升温速率继续升温至1000～1100oC，保证CVI沉积炉内的压力为10～70kPa，通入甲烷作为碳源气体，并以氩气或者氮气作为稀释气体，进行CVI致密化，制得炭/炭复合材料；⑥将步骤⑤中得到的炭/炭复合材料进行高温石墨化处理，即得到石墨烯改性高热导率三维炭/炭复合材料。