本技术涉及一种氮化硅纳米线增强型碳纤维复合材料及其制备工艺,旨在提升碳纤维材料的性能。该复合材料通过独特的迸发式辐射生长技术,将氮化硅纳米线均匀分布在碳纤维基体中,增强了材料的力学性能和热稳定性。制备方法包括精确控制生长条件,以实现氮化硅纳米线的高效生长和均匀分布,适用于高性能复合材料的制造。
背景技术
碳纤维材料具有耐摩擦、导热、耐腐蚀等特性以及高的比强度和比模量。然而当温度高于400℃的时候碳纤维开始氧化,氧化导致的碳纤维材料比强度和比模量均下降,从而严重影响碳纤维材料的使用寿命,因此延缓或者阻止碳纤维的氧化具有重要意义。氮化硅纳米材料具有化学稳定性好、耐高温性佳、柔韧性好、耐腐蚀等优异的性能。在碳纤维表面施加氮化硅纳米线是延缓碳纤维氧化的有效手段,氮化硅纳米材料的不同生长形态具有不同的孔隙结构,对阻碍热量传递和氧气隔绝效果不同,具有不同的抗氧化效果。因此在碳纤维表面制备形貌特殊的氮化硅纳米结构对于提升碳纤维的抗氧化能力具有重要价值。
文献1“一种提高碳纤维高温抗氧化性能的方法”报道了用凹凸棒石涂层包覆碳纤维,所得改性碳纤维材料在600℃氧化条件下失重率为65%。
文献2“Improvement of carbon fiber oxidation resistance by thinceramic coating using silica particles”报道了在碳纤维表面制备氮化硅涂层,热重分析结果显示在600℃下该材料氧化失重率为40%。
上述文献通过在碳纤维表面制备不同种类的涂层,来抵抗高温环境下碳纤维材料的氧化。但是上述文献中改性的碳纤维材料在承受600℃以上高温时氧化失重率较高。
实现思路