[发明专利]一种高导热金属基碳纤维发热体材料的制备方法

说明书

本发明专利提供了一种高导热金属基碳纤维发热体材料的制备方法，具体涉及金属基碳纤维材料领域。该高导热金属基碳纤维发热体材料的制备方法包括：通过微波辐射超声氧化法制备具有表面活性的碳纤维粉体；通过熔盐法在所述碳纤维粉体的表面包覆碳化物，制备得到包覆型碳纤维粉体；通过热压法将包覆型碳纤维粉体和合金粉体压制成发热针形状，制备得到发热体材料。使用金属基碳纤维材料制备的发热体外壳能够结合碳纤维材料高导热特性和金属材料高强度特性，提高发热体的导热效率，同时能够降低外壳的热膨胀系数，提高材料的使用性能。

技术领域

本发明涉及金属基碳纤维材料领域，具体涉及一种高导热金属基碳纤维发热体材料的制备方法。

背景技术

碳纤维是指经过高温碳化，含碳量超过85％以上的纤维材料，包括碳素纤维和石墨纤维，作为一种高性能纤维因具有比强度高、比模量高、热膨胀系数小、摩擦系数低、耐低温性能良好等特性而成为近年来复合材料最重要的增强材料，被广泛应用在航空航天和体育用品中。由于碳纤维表面呈惰性，比表面积小，边缘活性碳原子少，表面能低和其他材料的界面性能差，复合材料层剪切强度低，制约了碳纤维材料复合材料领域的进一步推广应用。目前加热不燃烧雾化器导热材料普遍采用陶瓷材料、金属材料作为发热针的导热外壳，该类型的材料在导热过程中热损耗比较大、发热面积小、温度分布不均匀等。

为了提高目前使用的金属或陶瓷发热针发热效率和温度分布均匀性，改善发热体的发热效果，本发明提出结合碳纤维和金属材料的复合材料作为发热体的导热材料，解决上述问题。为了提高碳纤维表面活性，降低处理时间，提高碳纤维表面包覆的均匀度，提高碳纤维和金属材料的复合效果，从而使碳纤维材料能够在高温下不被氧化。本发明提出使用微波辐射结合超声法增加碳纤维表面的活性碳原子量，从而提高碳纤维的表面包覆特性，其次，采用真空热压烧结技术提高材料烧结致密度，得到高导热金属基碳纤维复合材料。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种高导热金属基碳纤维发热体材料的制备方法，解决背景技术提出的至少一个技术问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

本发明提供一种高导热金属基碳纤维发热体材料的制备方法，所述制备方法包括：

通过微波辐射超声氧化法制备具有表面活性的碳纤维粉体；

通过熔盐法在所述碳纤维粉体的表面包覆碳化物，制备得到包覆型碳纤维粉体；

通过真空热压法将包覆型碳纤维粉体和合金粉体压制成发热针形状，制备得到发热体材料。

优选的，所述微波辐射超声氧化法具体为：选取碳纤维侵入氧化物溶液中，使碳纤维完全分散在溶液中，将溶液放入微波炉中进行辐射处理，同时使用超声波进行混合，微波超声氧化结束后，取出样品用去离子水洗涤至中性。

优选的，所述氧化物为双氧水、臭氧、高锰酸钾其中的至少一种，所使用的浓度范围为2％～8％；

和/或，所述碳纤维为短切PAN系列碳纤维、沥青系列碳纤维、活性碳纤维中的至少一种，所述碳纤维平均直径为5μm～15μm，长度为0.2mm～2mm。

优选的，所述微波辐射使用的频率为1500MHz～3000MHz，辐射时间为 1s～1000s；所述超声波频率范围10KHz～50KHz，超声时间1s～1000s。

优选的，所述通过熔盐法在所述碳纤维粉体的表面包覆碳化物具体为：

Ti粉和所述具有表面活性的碳纤维粉体混合得到混合物；