[发明专利]一种自封锁层状CNT纸/SiC梯度纳米复合材料及制备方法

权利要求书

1.一种自封锁层状CNT纸/SiC梯度纳米复合材料，其特征在于，包括层向封闭的多层复合材料，所述的多层复合材料至少包含相互层叠的结构层和界面层；

所述的结构层为B₄C改性CNT纸/SiC复合材料层；

所述的界面层为膨胀石墨和SiC晶须弥散强韧的树脂碳层；

其中结构层中的SiC含量沿厚度方向呈梯度变化；

所述的结构层的厚度为200～500µm；所述的界面层的厚度为20～50µm；

所述的结构层和界面层的制备包括：

CNTs、B₄C微粉和Si粉按质量比为（1～2）：（0.5～1.5）：（0～1.6）配制成水悬浮液；水悬浮液经定向加压过滤制备成碳纳米管纸预制体；

膨胀石墨与Si粉以质量比(3～5):(1～2)混合得到膨胀石墨混合粉，将酚醛树脂与膨胀石墨混合粉按质量比为1: (0.10～0.12)混合得到有机浸渍分散液；所述的膨胀石墨混合粉中还掺入反应量的过渡金属催化剂；

碳纳米管纸预制体浸渍有机浸渍分散液得到浸渍坯体，浸渍坯体再依次经热压固化和原位反应烧结得到结构层，在结构层的表面残留的有机浸渍液经热压固化和原位反应烧结得到界面层。

2.根据权利要求1所述的自封锁层状CNT纸/SiC梯度纳米复合材料，其特征在于，还包括芯材，所述的芯材为无Si的浸渍坯体层层叠放形成的层叠体；结构层和界面层以芯材为中心进行层向叠层封闭。

3.根据权利要求2所述的自封锁层状CNT纸/SiC梯度纳米复合材料，其特征在于，所述的碳纳米管纸预制体的厚度为300～700µm。

4.根据权利要求1或2所述的自封锁层状CNT纸/SiC梯度纳米复合材料，其特征在于，自封锁层状CNT纸/SiC梯度纳米复合材料的制备包括：将梯度Si含量的多个碳纳米管纸预制体经分别浸渍有机浸渍分散液得到多个浸渍坯体；浸渍坯体沿层向顺次封闭叠层形成Si含量沿层厚度方向梯度变化的闭环叠层浸渍坯体，将闭环叠层浸渍坯体再依次经热压固化和原位反应烧结得到；

膨胀石墨与Si粉以质量比(3～5):(1～2)混合得到膨胀石墨混合粉，将酚醛树脂与膨胀石墨混合粉按质量比为1: (0.10～0.12)混合得到有机浸渍分散液。

5.根据权利要求1或2所述的自封锁层状CNT纸/SiC梯度纳米复合材料，其特征在于，所述的碳纳米管纸的制备包括：CNTs、B₄C微粉和Si粉按质量比为（1～2）：（0.5～1.5）：（0～1.6）配制成水悬浮液；水悬浮液经定向加压过滤制备成碳纳米管纸；

CNTs的直径为10～20nm，长度＞30µm，密度为2.10 g/cm³；B₄C微粉的粒径为50 nm～5 µm，密度为2.52 g/cm³；Si粉的粒径为0.1～1.5 µm，密度为2.34 g/cm³。

6.一种自封锁层状CNT纸/SiC梯度纳米复合材料的制备方法，其特征在于，自封锁层状CNT纸/SiC梯度纳米复合材料为权利要求1所述的自封锁层状CNT纸/SiC梯度纳米复合材料；

包括：将梯度Si含量的多个碳纳米管纸分别浸渍有机浸渍分散液得到多个浸渍坯体；浸渍坯体沿层向封闭叠层形成Si含量沿层厚度方向梯度变化的叠层浸渍坯体，再将叠层浸渍坯体依次经热压固化和原位反应烧结得到；

膨胀石墨与Si粉以质量比(3～5):(1～2)混合得到膨胀石墨混合粉，将酚醛树脂与膨胀石墨混合粉按质量比为1: (0.10～0.12)混合得到有机浸渍分散液；

所述的膨胀石墨混合粉中还掺入反应量的过渡金属催化剂。

7.根据权利要求6所述的自封锁层状CNT纸/SiC梯度纳米复合材料的制备方法，其特征在于，还包括芯材，所述的芯材为无Si的浸渍坯体层层叠放形成的层叠体；

浸渍坯体以芯材为中心沿层向封闭叠层形成Si含量沿层厚度方向梯度变化的叠层浸渍坯体，再将叠层浸渍坯体依次经热压固化和原位反应烧结得到。