[发明专利]一种高比强度多孔碳/碳复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种高比强度多孔碳/碳复合材料的制备方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

(1)浸泡处理：将碳纤维预制体在由酚醛树脂、乙二醇及固化剂组成的前驱体溶液浸泡一段时间取出；

(2)固化处理：将浸泡有前驱体溶液的碳纤维预制体进行固化处理，获得碳纤维增强多孔树脂基复合材料；

(3)碳化处理：将步骤(2)所得碳纤维增强多孔树脂基复合材料进行碳化处理，获得所述高比强度多孔碳/碳复合材料；

(4)多次重复进行步骤(1)-(3)中所述浸泡、固化和碳化处理的过程，直至获得所需密度的高比强度多孔碳/碳复合材料。

2.根据权利要求1所述的高比强度多孔碳/碳复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述前驱体溶液中，固化剂为碳酸钠、碳酸丙烯酯、对甲苯磺酸、磷酸、苯磺酸、苯磺酰氯、六次甲基四胺和羟甲基脲中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的高比强度多孔碳/碳复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述前驱体溶液中，酚醛树脂、乙二醇和固化剂的重量比例为(10-20):(5-20):(1-2)。

4.根据权利要求1所述的高比强度多孔碳/碳复合材料的制备方法，其特征在于：所述碳纤维预制体带有界面层，所述界面层为热解碳界面、碳化硅界面或氮化硼界面。

5.根据权利要求1所述的高比强度多孔碳/碳复合材料的制备方法，其特征在于：所述浸泡处理前，在所述碳纤维预制体或带有界面层的碳纤维预制体中填入致密树脂碳、介孔树脂碳和微孔树脂碳的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的高比强度多孔碳/碳复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述浸泡处理中：压力范围0.1-9MPa，浸泡时间为1-4小时，至无明显的气泡时浸泡结束。

7.根据权利要求1所述的高比强度多孔碳/碳复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述固化处理过程中：固化温度120-250℃，保温时间10-40h，压力范围0.1-9MPa。

8.根据权利要求1所述的高比强度多孔碳/碳复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述碳化处理过程为：将固化处理后得到的碳纤维增强多孔树脂基复合材料置于真空碳化炉中，真空碳化炉以5-10℃/min的升温速率依次升温至20-220℃之间、220-550℃之间、550-750℃之间、700-1000℃之间和1000℃保温，每个温度段保温时间依次为0.5-2h、3-4h、4-5h、2-3h和1-3h，碳化处理后树脂基体裂解碳化形成多孔碳基体，从而获得高比强度多孔碳/碳复合材料。

9.一种利用权利要求1-7任一所述方法制备的高比强度多孔碳/碳复合材料，其特征在于：所述高比强度多孔碳/碳复合材料的基体为珠链网状多孔结构，孔径为60-80nm；该碳/碳复合材料的密度为0.8-1.5g/cm³，三点弯曲强度为150-240MPa。