[发明专利]一种蜂窝状结构增强复合材料及制备方法

权利要求书

1.一种蜂窝状结构增强复合材料，其特征在于，所述的复合材料包括蜂窝状增强体和基体材料，所述基体材料为高导热金属或聚合物；所述蜂窝状增强体是在蜂窝状衬底上包覆有高导热材料，所述的高导热材料选自金刚石/石墨烯膜、金刚石膜/碳纳米管、石墨烯膜/碳纳米管、金刚石/石墨烯/碳纳米管膜中的一种；

蜂窝状结构增强复合材料的制备方法，包括下述步骤：

第一步：制备蜂窝状增强体

将蜂窝状结构衬底清洗、烘干；采用化学气相沉积在金刚石表面沉积高导热材料；高导热材料金刚石、石墨烯、碳纳米管的沉积工艺参数为：

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℃，生长气压为10³-10⁴Pa；

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℃，生长气压为5-10⁵Pa；

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℃，生长气压为10³-10⁵Pa；

通过对CVD沉积炉内施加等离子体和磁场诱导，并实时调节碳气流量、生长温度、生长气压，实现高导热材料金刚石/石墨烯、金刚石/碳纳米管、金刚石/石墨烯/碳纳米管膜的CVD沉积，沉积参数为：

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；

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℃，生长气压为5-10⁵Pa；等离子电流密度为0.1-50mA/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；

高导热材料厚度为0.34nm-1mm；

第二步：将蜂窝状增强体与基体进行复合，得到蜂窝状结构增强金属基或聚合物基复合材料；

蜂窝状增强体与金属基体复合时，采用冷压烧结、热压烧结、等离子烧结、无压熔渗、压力熔渗、铸造中的一种技术进行复合；

蜂窝状增强体与聚合物基体复合时，采用浸渍固化成型、注射成型、压制成型、滚塑成型、注塑成型、挤塑成型、层压成型、流延成型中的一种技术进行复合。

2.根据权利要求1所述的一种蜂窝状结构增强复合材料，其特征在于，所述基体材料为高导热金属时，基体材料选自金属铜、铝、银、铜合金、铝合金、银合金中的一种，所述铜合金、铝合金、银合金中铜、铝、银的质量百分含量大于等于50%；聚合物基体为热塑性聚合物或热固性聚合物；所述热塑性聚合物选自聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、尼龙、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、乙二醇酯、聚对苯二甲酸、聚甲醛、聚酰胺、聚砜中的一种；所述热固性聚合物选自环氧树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、氨基树脂、三聚氰胺树脂、不饱和聚酯树脂、有机硅树脂、硅橡胶、发泡聚苯乙烯、聚氨酯中的一种。

3.根据权利要求2所述的一种蜂窝状结构增强复合材料，其特征在于，复合材料中还含有高导热颗粒，所述高导热颗粒选自金刚石颗粒、碳纳米管、石墨烯粉、石墨烯包覆金刚石颗粒、碳纳米管包覆金刚石颗粒中的至少一种。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种蜂窝状结构增强复合材料，其特征在于，复合材料中，蜂窝状增强体的体积分数为5-70%，基体材料体积分数为30-95%，高导热颗粒体积分数为0-50%。

5.根据权利要求1所述的一种蜂窝状结构增强复合材料，其特征在于，蜂窝状衬底材料选自金属铜、钛、钨、钼、铬、镍中的一种或铜基合金、钛基合金、钼基合金中的一种，所述铜基合金、钛基合金、钼基合金中，铜、钛、钼的质量百分含量大于等于50%。