[发明专利]纤维表面定向有序组装石墨烯层的高导热陶瓷基复合材料的制备方法

权利要求书

1.一种在纤维表面定向有序组装石墨烯层的高导热陶瓷基复合材料的制备方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：采用酸试剂对石墨烯，在35~100 ℃下进行表面活化处理0.5~24小时；所述石墨烯与酸试剂之间的质量比为1:40~1:120；

步骤2：将预处理的石墨烯、分散剂与溶剂配置成0.1~50 mg/mL的溶液，调节pH值至5~10得到浆液；所述分散剂与石墨烯的质量比为0.1~30；

步骤3：采用浆纱工艺将步骤2的浆料对纤维进行定向有序石墨烯组装，干燥后得到石墨烯组装后的纤维；

所述组装工艺参数为：上浆机干燥箱温度为25~120 ℃，干燥时间为1~60分钟，浆槽温度为25~120 ℃，走纱速度为5~30 m/min，得到石墨烯界面组装后的纤维；

步骤4. 预制体制备：将步骤3所得纤维编织成纤维布并叠层制备预制体，或直接编织成多维预制体并采用石墨模具定型；

所述纤维布的经密纬密为80~130束/10 cm；

所述多维预制体为2.5维或3维预制体，或其他维度预制体；

步骤5：采用化学气相渗透法对预制体沉积界面层、陶瓷基体，得到复合材料；

将纤维预制件置于高温真空炉中，沉积温度850~1000 ℃，气氛压力0.1~0.5 kPa，丙烯流量30~50 mL/min，Ar流量300~500 mL/min，沉积50~60 h冷却后得到复合材料界面；

再将纤维预制件置于高温真空炉中，沉积温度1000~1100 ℃，气氛压力2~3 kPa，H₂与MTS的流量200~500 mL/min，Ar流量300~500 mL/min，H₂与MTS的摩尔质量比为10:1~50:1，沉积200~230 h降温后得到制备好的复合材料。

2.根据权利要求1所述在纤维表面定向有序组装石墨烯层的高导热陶瓷基复合材料的制备方法，其特征在于：所述石墨烯为：液相剥离石墨烯、电剥离石墨烯中的一种或两种。

3.根据权利要求1所述在纤维表面定向有序组装石墨烯层的高导热陶瓷基复合材料的制备方法，其特征在于：所述酸试剂采用浓硝酸、浓硫酸、过氧化氢中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述在纤维表面定向有序组装石墨烯层的高导热陶瓷基复合材料的制备方法，其特征在于：所述溶剂为去离子水、N,N-二甲基甲酰胺DMF、N,N-二甲基乙酰胺DMAc、乙醇、异丙醇中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述在纤维表面定向有序组装石墨烯层的高导热陶瓷基复合材料的制备方法，其特征在于：所述分散剂为：聚乙烯醇PVA、聚乙二醇PEG、曲拉通、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、聚乙烯吡咯烷酮PVP、十六烷基三甲基溴化铵CTAB、水性聚氨酯、硝酸镁、硝酸铝、硝酸钾、硫酸镁中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述在纤维表面定向有序组装石墨烯层的高导热陶瓷基复合材料的制备方法，其特征在于：所述纤维为：碳纤维、碳化硅纤维、硼纤维、或其他高温陶瓷纤维。