本发明提供一种石墨烯改性炭纤维增强碳化硅复合材料的制备方法,通过水热化学还原法成功地将氧化石墨烯引入C/SiC复合材料的炭纤维预制体中,构建了多元多尺度网状结构,制得石墨烯‑炭纤维预制体,再利用化学气相渗透(CVI)工艺沉积SiC基体制备出了石墨烯改性C/SiC复合材料。本发明提供的方法使石墨烯与炭纤维预制体进行自组装,石墨烯与炭纤维发生键合作用,构建了由二维石墨烯与炭纤维组成的具有网络结构的多元多尺度预制体,以充分发挥石墨烯对C/SiC复合材料的力学、耐高温、耐磨、电磁屏蔽等性能的改性作用,利用化学还原自组装工艺与CVI工艺简单且可控的优点,可有效控制石墨烯材料和SiC基体的形貌和结构。
1.一种石墨烯改性炭纤维增强碳化硅复合材料的制备方法,其特征在于:包括如下步骤:(1)浸渍溶液的制备:向浓度为1mg/mL~10mg/mL的氧化石墨烯溶液中加入还原剂,混匀得到浸渍溶液,备用,所述还原剂与氧化石墨烯的质量比为1:1~1:10;(2)表面官能团化炭纤维预制体的制备:将炭纤维预制体用丙酮超声洗净后,置于高浓度硝酸中在85℃~95℃下处理1h~4h,取出后放入浓度为5%~40%的乙醇水溶液中透析处理至少24h,再将透析处理后的炭纤维取出在40℃~65℃下烘干,即得表面官能团化炭纤维预制体;(3)多元多尺度石墨烯-炭纤维预制体的制备:将步骤(2)中制得的表面官能团化炭纤维预制体置于步骤(1)中制得的浸渍溶液中真空浸渍0.5h~2h,然后将浸渍后的炭纤维取出在70℃~95℃下水热化学还原反应4h~6h,即得多元多尺度石墨烯-炭纤维预制体;(4)石墨烯改性炭纤维增强碳化硅复合材料的制备:将步骤(3)中制得的多元多尺度石墨烯-炭纤维预制体通过化学气相渗透法沉积SiC基体,即得石墨烯改性炭纤维增强碳化硅复合材料;其中,化学气相渗透法沉积碳化硅具体工艺步骤如下:a、将多元多尺度石墨烯-炭纤维预制体置于气相沉积炉内,并将炉内抽真空至2kPa~3kPa,然后以流量为200mL/min~800mL/min通入惰性Ar作为保护气体;b、以5℃/min~10℃/min的升温速度将炉温升至1000℃~1300℃,然后以流量为100mL/min~300mL/min通入H2,以流量为4g/h~20g/h通入甲基三氯硅烷气体,同时调整炉内压力为2kPa~8kPa进行沉积反应,沉积反应20h~120h后,停止向炉内通入反应气体,使炉内温度自然降至室温,即制得石墨烯改性炭纤维增强碳化硅复合材料。
本文链接:http://www.vipzhuanli.com/tech/sell/s_2311664.html,转载请声明来源钻瓜专利网。