1.一種納米金剛石/碳纖維碳素復(fù)合材料的制備方法,其特征在于包括如下步驟:
(1)將聚丙烯腈聚合物溶解于二甲基甲酰胺中,得到聚丙烯腈的二甲基甲酰胺溶液;
(2)將人造金剛石經(jīng)粉碎法制得納米金剛石,將納米金剛石經(jīng)過以下表面處理:將異丙醇鋁和正硅酸乙酯以及鹽酸催化劑在水介質(zhì)中進行聚合反應(yīng),在60~80℃聚合26~42h,得到透明的莫來石前驅(qū)體溶膠;把前驅(qū)體溶膠進行陳化濃縮,然后加入納米金剛石,再經(jīng)原位溶膠化過程和凝膠化,干燥后得到表面包覆莫來石的納米金剛石;
(3)將步驟(2)包覆莫來石的納米金剛石加入到步驟(1)制備的聚丙烯腈的二甲基甲酰胺溶液中,納米金剛石與聚丙烯腈聚合物的質(zhì)量比是1:9~1:1,利用超聲波將包覆莫來石的金剛石均勻分散在溶液中,采用靜電紡絲制備納米金剛石/聚丙烯腈納米復(fù)合纖維,沿纖維縱向?qū)⒓{米金剛石有序組裝在復(fù)合纖維中,得到納米金剛石/聚丙烯腈納米復(fù)合纖維;
(4)將步驟(3)制備的納米金剛石/聚丙烯腈納米復(fù)合纖維經(jīng)預(yù)氧化、炭化,制備得到納米金剛石/碳纖維碳素復(fù)合材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米金剛石/碳纖維碳素復(fù)合材料的制備方法,其特征在于:所述步驟(1)中聚丙烯腈的二甲基甲酰胺溶液的質(zhì)量百分比濃度為4~15%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米金剛石/碳纖維碳素復(fù)合材料的制備方法,其特征在于:所述步驟(2)中納米金剛石的粒度為1nm~1μm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的納米金剛石/碳纖維碳素復(fù)合材料的制備方法,其特征在于:所述步驟(2)中納米金剛石的粒度為10nm~600nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米金剛石/碳纖維碳素復(fù)合材料的制備方法,其特征在于,所述步驟(2)中粉碎法為:選用粒度為5~10μm的單晶金剛石,將單晶金剛石加入到球磨罐中,球磨罐在300rpm的轉(zhuǎn)速下運轉(zhuǎn)50~200小時進行粉碎,粉碎后將粉末放入10%~20%的稀鹽酸溶液中,在70~90℃加熱反應(yīng)1~3小時,用水洗至pH值為7~8,脫水烘干制得納米金剛石。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米金剛石/碳纖維碳素復(fù)合材料的制備方法,其特征在于:所述步驟(3)中納米金剛石/聚丙烯腈納米復(fù)合纖維的直徑為10nm~50μm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米金剛石/碳纖維碳素復(fù)合材料的制備方法,其特征在于,所述步驟(3)中靜電紡絲的接收距離為10~15厘米,在20千伏高壓下靜電紡絲制備納米金剛石/聚丙烯腈納米復(fù)合纖維。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米金剛石/碳纖維碳素復(fù)合材料的制備方法,其特征在于:所述步驟(4)中預(yù)氧化的氣氛為空氣氣氛,溫度為280~380℃;炭化氣氛為氬氣或氮氣,溫度為800~1200℃。
9.權(quán)利要求1所述的納米金剛石/碳纖維碳素復(fù)合材料,其特征在于:所述納米金剛石/碳纖維碳素復(fù)合材料的直徑為5~800nm。