[发明专利]一种高织构热解碳薄膜的快速制备方法

权利要求书

1.一种高织构热解碳薄膜的快速制备方法，其特征在于：以碳/碳复合材料坯体为原料，以大功率激光器为热源，将激光束聚焦于碳/碳复合材料坯体表面进行加热，待表面烧蚀形成开口后，调节激光焦距，使激光束延伸至碳/碳复合材料坯体中，形成倒圆锥状容腔，在倒圆锥状容腔形成过程中，碳/碳复合材料坯体中的碳被激光加热气化，气化后的碳元素沉积于倒圆锥状容腔的壁上，生长成为高织构热解碳薄膜。

2.根据权利要求1所述的一种高织构热解碳薄膜的快速制备方法，其特征在于：所述碳/碳复合材料坯体的密度为1.85～1.90g/cm³。

3.根据权利要求1所述的一种高织构热解碳薄膜的快速制备方法，其特征在于：所述大功率激光器激光波长为10.6μm，工作输出功率为3～4.5kW。

4.根据权利要求3所述的一种高织构热解碳薄膜的快速制备方法，其特征在于：所述大功率激光器为针板放电型横流CO₂激光器。

5.根据权利要求1所述的一种高织构热解碳薄膜的快速制备方法，其特征在于：在激光束与碳/碳复合材料坯体表面相交的位置，喷施惰性气体。

6.根据权利要求5所述的一种高织构热解碳薄膜的快速制备方法，其特征在于：喷施的惰性气体压强为0.2-0.4M。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种高织构热解碳薄膜的快速制备方法，其特征在于：所述倒圆锥状容腔与开口构成倒圆锥状孔，倒圆锥状孔的底面即为开口，其直径为5～10mm，倒圆锥状孔的孔高为10～15mm。

8.根据权利要求7所述的一种高织构热解碳薄膜的快速制备方法，其特征在于：所述倒圆锥状孔采用激光钻孔方式成型，激光束首先聚焦于碳/碳复合材料坯体的上表面以下2mm处，烧出开口后，激光束的焦点垂直向下延伸至上表面以下6mm处，形成倒圆锥状容腔，与此同时，碳/碳复合材料坯体中的碳被激光加热气化，气化后的碳元素沉积于倒圆锥状容腔壁上温度≥2000℃的部位，生长成为高织构热解碳薄膜。

9.根据权利要求7所述的一种高织构热解碳薄膜的快速制备方法，其特征在于：沉积于倒圆锥状容腔的壁上的高织构热解碳薄膜的厚度为50～150μm。

10.根据权利要求9所述的一种高织构热解碳薄膜的快速制备方法，其特征在于：碳/碳复合材料坯体中的碳被激光加热气化，气化后的碳元素沉积于倒圆锥状容腔的壁上，生长成为高织构热解碳薄膜，全过程耗时为2～5秒。

11.根据权利要求9所述的一种高织构热解碳薄膜的快速制备方法，其特征在于：所述热解碳薄膜的生长速率为25～30μm/s。

12.根据权利要求8所述的一种高织构热解碳薄膜的快速制备方法，其特征在于：沉积于倒圆锥状容腔的壁上的高织构热解碳薄膜经高温处理后，其石墨化度为≥85％，所述高温处理的温度为2200～2250℃。