[发明专利]一种炭/炭复合材料的表面改性方法

摘要

本发明涉及一种炭/炭复合材料的表面改性方法，首先在炭/炭复合材料表面制备C‑Si‑SiC相结构，用做炭/炭复合材料与后续CaP相的过渡结构，其次在C‑Si‑SiC相结构表面构建超薄片状碳层，用作后续CaP相的增强相，再次，对超薄状碳层进行接枝含氧官能团，用于促进超薄片状碳层和CaP相之间的化学键合，然后制备丝绒状CaP，丝绒状CaP可以形成自增强互锁结构，从而形成C‑Si‑SiC‑C‑CaP复合涂层，实现对炭/炭复合材料的表面改性。本发明制备的C‑Si‑SiC‑C‑CaP改性涂层与炭/炭复合材料基体的界面结合强度最大值为16.26MPa，该界面结合强度最大值比背景技术报道的界面结合强度最大值提高了159.3％。

主权项

1.一种炭/炭复合材料的表面改性方法，其特征在于步骤如下：步骤1：将炭/炭复合材料依次用丙酮、无水乙醇、去离子水超声清洗，干燥后所得试样标记为A；步骤2：将A完全浸泡在液体B中，浸泡时间为24～48h，取出晾干得到C；所述液体B是：将氧化石墨烯按照浓度为0.1～0.3g/L分散入水中搅拌均匀，得到液体B；步骤3：将C和粉料D放入石墨坩埚中，其中粉料D完全包裹C，将石墨坩埚放入真空高温炉中，抽真空后以5～10℃的升温速率升温至2000～2200℃，保温1～2h后自然冷却至室温，取出试样后用水超声清洗并烘干，所得试样标记为E；所述粉料D是：将石墨粉和硅粉按照质量比为1:4～1:8均匀混合，用行星式球磨机球磨混合处理2～4h，干燥后得到粉料D；步骤4：将E置于真空管式炉中，抽真空后通入流量为150～250ml/min的氩气，然后以8～12℃/min的升温速度升温至1070～1100℃，通入流速为20～30L/h的乙醇，并保温20～50min；保温时间结束后，停止通入乙醇，冷却至300～350℃后关闭真空泵，关闭氩气，体系自然冷却至室温后，向体系充入氩气至常压状态，取出试样并标记为F；步骤5：将F浸泡入质量分数为30％的双氧水中5～10h，然后加入钨磷酸继续浸泡5～10h，其中钨磷酸的质量与双氧水的体积比例0.5～2.0g/L，浸泡后所得试样标记为G；步骤6：将G置于溶液H中，以石墨片作为阳极，G作为阴极，阴极与阳极之间距离为20～25mm，施加电流2～5mA，沉积时间为10～20min，沉积温度为40～60度，反应结束后取出试样烘干，即可完成炭/炭复合材料的表面改性；所述溶液H是：将磷酸二氢铵溶于去离子水中配制1～3mmol/L的溶液，按照氯化钙和磷酸二氢铵的摩尔比为1～2配制氯化钙溶液，将氯化钙和磷酸二氢铵均匀混合，记作溶液H。