[发明专利]一种用于电子束发射的碳纤维阴极的制备方法

权利要求书

1.一种用于电子束发射的碳纤维阴极的制备方法，其特征在于，所述的制备方法通过在碳纤维中加入淀粉粘结剂，通过淀粉粘结剂将碳纤维材料粘结成一个整体，实现碳纤维、粘结剂间的协同效应，制成阴极预制体；将阴极预制体碳化，得到阴极；具体包括以下步骤：

步骤S10：碳纤维的除胶分散，包括以下子步骤：

步骤S11：将碳纤维与无水乙醇溶液混合，采用超声波清洗机进行超声除胶分散，得到除胶后分散的碳纤维；所述的碳纤维和无水乙醇的质量比为1:30～40；所述的碳纤维为20cm的长纤维和50mm的短纤维的混合物，长纤维和短纤维的质量比为1～3:4；

步骤S12：取出除胶后分散的碳纤维，置于干燥炉中进行干燥，去除残存的无水乙醇；

步骤S20：制备淀粉粘结剂

将淀粉与去离子水混合，搅拌得到质量分数为10％的淀粉溶液；将淀粉溶液置在95℃、搅拌条件下加热0.2～0.4h，冷却至室温，得到具有粘性、流动性良好的淀粉粘结剂；

步骤S30：碳纤维与淀粉粘结剂混合成型

将步骤S10得到的除胶分散后的碳纤维与步骤S20得到的淀粉粘结剂按质量比3～4:1混合，先顺时针机械搅拌，再逆时针机械搅拌，保证碳纤维与淀粉粘结剂混合均匀，得到碳纤维淀粉粘结剂混合物；所述的顺时针机械搅拌和逆时针机械搅拌时间相同；

步骤S40：制备阴极预制体

室温下，将步骤S30混合成型后的碳纤维淀粉粘结剂混合物移至模具中压实、脱水，压实过程中力需均匀加载；将模具送入真空干燥箱，抽真空后升温至200℃，保温2～3h后停止加热；冷却至室温，卸掉模具，得到表面光整均匀、无裂纹的阴极预制体；

步骤S50：碳化制得碳纤维阴极

室温下，将步骤S40制得的阴极预制体放入真空炉中，抽真空后升至1500～1800℃保温2～3h后；降温冷却至室温后得到碳纤维阴极，所得的碳纤维阴极为均匀的混合体，使用过程中损坏后，不需要更换阴极，将其表面层打磨后即可重复使用。

2.根据权利要求1所述的一种用于电子束发射的碳纤维阴极的制备方法，其特征在于，步骤S30所述的顺时针、逆时针机械搅拌时间为0.5～1h。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于电子束发射的碳纤维阴极的制备方法，其特征在于，步骤S11中超声清洗的时间为0.5～1.5h。

4.根据权利要求1或2所述的一种用于电子束发射的碳纤维阴极的制备方法，其特征在于，步骤S12所述的干燥过程的温度为80～100℃，时间为0.5～1h。

5.根据权利要求3所述的一种用于电子束发射的碳纤维阴极的制备方法，其特征在于，步骤S12所述的干燥过程的温度为80～100℃，时间为0.5～1h。

6.根据权利要求1或2或5所述的一种用于电子束发射的碳纤维阴极的制备方法，其特征在于，步骤S50所述的升温速率15℃/min，降温速率10℃/min。

7.根据权利要求3所述的一种用于电子束发射的碳纤维阴极的制备方法，其特征在于，步骤S50所述的升温速率15℃/min，降温速率10℃/min。

8.根据权利要求4所述的一种用于电子束发射的碳纤维阴极的制备方法，其特征在于，步骤S50所述的升温速率15℃/min，降温速率10℃/min。