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　　申請號：201610946186.9
　　申請人：中原工學院
　　發明人：張旺璽 王艷芝 崔世忠 梁寶巖 秦琦 成曉哲 楊博

　　摘要： 本發明公開了一種納米金剛石和碳纖維組成的碳素復合材料及其制備方法，把聚丙烯腈聚合物溶解于溶劑二甲基甲酰胺中；把人工合成的金剛石處理制得納米金剛石；把納米金剛石經超聲波均勻分散在聚丙烯腈的二甲基甲酰胺溶液中，采用靜電紡絲制備納米金剛石/聚丙烯腈納米復合纖維；把納米金剛石/聚丙烯腈納米復合纖維經預氧化、炭化，制備得到納米金剛石/碳纖維碳素復合材料。本發明在于提供制造工藝簡便的一種同素異形體碳素復合材料，該復合材料盡管復合組元材料結構和性能不同，同由碳素組成，綜合了金剛石和碳纖維同為碳素材料的獨特性能，集中于本發明的納米金剛石碳纖維碳素復合材料，具有廣闊的應用前景。

　　主權利要求：1.一種納米金剛石/碳纖維碳素復合材料的制備方法，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）將人造金剛石經粉碎法制得納米金剛石，將納米金剛石經過以下表面處理：將異丙醇鋁和正硅酸乙酯以及鹽酸催化劑在水介質中進行聚合反應，在60～80℃聚合26～42h，得到透明的莫來石前驅體溶膠；把前驅體溶膠進行陳化濃縮，然后加入納米金剛石，再經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/聚丙烯腈納米復合纖維，沿纖維縱向將納米金剛石有序組裝在復合纖維中，得到納米金剛石/聚丙烯腈納米復合纖維；（4）將步驟（3）制備的納米金剛石/聚丙烯腈納米復合纖維經預氧化、炭化，制備得到納米金剛石/碳纖維碳素復合材料。
　　2.根據權利要求1所述的納米金剛石/碳纖維碳素復合材料的制備方法，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量百分比濃度為4～15%。
　　3.根據權利要求1所述的納米金剛石/碳纖維碳素復合材料的制備方法，其特征在于：所述步驟（2）中納米金剛石的粒度為1nm～1μm。
　　4.根據權利要求1或3所述的納米金剛石/碳纖維碳素復合材料的制備方法，其特征在于：所述步驟（2）中納米金剛石的粒度為10nm～600nm。
　　5.根據權利要求1所述的納米金剛石/碳纖維碳素復合材料的制備方法，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的轉速下運轉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.根據權利要求1所述的納米金剛石/碳纖維碳素復合材料的制備方法，其特征在于：所述步驟（3）中納米金剛石/聚丙烯腈納米復合纖維的直徑為10nm～50μm。
　　7.根據權利要求1所述的納米金剛石/碳纖維碳素復合材料的制備方法，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/聚丙烯腈納米復合纖維。
　　8.根據權利要求1所述的納米金剛石/碳纖維碳素復合材料的制備方法，其特征在于：所述步驟（4）中預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.權利要求1所述的納米金剛石/碳纖維碳素復合材料，其特征在于：所述納米金剛石/碳纖維碳素復合材料的直徑為5～800nm。