[发明专利]一种表面改性三维网络碳纤维增强复合材料及制备方法

摘要

本发明公开了一种表面改性三维网络碳纤维增强复合材料及制备方法，根据需求编制不同孔径的三维碳纤维骨架，经表面预处理后通过化学气相沉积金刚石、碳纳米管、石墨烯，然后与基体材料复合，基体材料为金属或聚合物，获得带有三维网状骨架结构的碳纤维增强金属基或聚合物基复合材料。经表面改性的三维网状碳纤维在复合材料中形成了三维连续导热通道，极大地提高了复合材料的导热性能，与此同时，碳纤维在基体材料中的空间分布也能起到提高复合材料的力学性能，降低其密度和热膨胀系数的功能。同时还可通过加入零维颗粒增强体调控其热膨胀系数及力学、热学性能。

主权项

1.一种表面改性三维网状碳纤维增强复合材料，其特征在于：所述的复合材料包括基体材料、三维网状碳纤维增强体，其中所述基体材料包括金属材料或聚合物材料；在三维网状碳纤维增强体表面直接沉积高导热层或表面改性后沉积高导热层；沉积的高导热层选自石墨烯/金刚石、碳纳米管/金刚石、石墨烯/碳纳米管、金刚石/石墨烯/碳纳米管中的一种；通过对CVD沉积炉内施加等离子和磁场诱导，并实时调节碳气流量、生长温度、生长气压，实现石墨烯/金刚石、碳纳米管/金刚石、石墨烯/碳纳米管、金刚石/石墨烯/碳纳米管的CVD沉积，沉积参数为：石墨烯CVD沉积参数为：含碳气体占炉内全部气体质量流量百分比为0.5‑80%；生长温度为400‑1200℃，生长气压5‑105Pa；等离子电流密度0‑50mA/cm2；沉积区域中磁场强度为100高斯至30特斯拉；碳纳米管CVD沉积参数为：含碳气体占炉内全部气体质量流量百分比为5‑50%；生长温度为400‑1300℃，生长气压103‑105Pa；等离子电流密度0‑30mA/cm2；沉积区域中磁场强度为100高斯至30特斯拉；金刚石CVD沉积参数为：含碳气体占炉内全部气体质量流量百分比为0.5‑10%；生长温度为600‑1000℃，生长气压103‑104Pa。