一种碳纤维/氧化锆复合材料及其制备方法和应用

技术特征：
1.一种碳纤维/氧化锆复合材料，其特征在于，所述碳纤维/氧化锆复合材料包括碳纤维和包覆于所述碳纤维表面的纳米氧化锆。2.根据权利要求1所述的碳纤维/氧化锆复合材料，其特征在于，所述纳米氧化锆的包覆厚度为0.1～1μm。3.根据权利要求1或2所述的碳纤维/氧化锆复合材料，其特征在于，所述碳纤维包括t300型碳纤维、t400型碳纤维、t700型碳纤维、t800型碳纤维或t1000型碳纤维中的任意一种或至少两种的组合。4.一种如权利要求1～3任一项所述碳纤维/氧化锆复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将碳纤维浸入氧氯化锆前驱体溶液中进行反应、烧结，得到所述碳纤维/氧化锆复合材料。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，以所述氧氯化锆前驱体溶液的体积为1l，所述氧氯化锆前驱体的摩尔数为0.05～4mol；优选地，所述反应的温度为120～200℃；优选地，所述反应的时间为12～72h。6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，所述烧结在管式炉中进行；优选地，所述烧结在保护性气体保护条件下进行；优选地，所述保护性气体包括氦气、氩气或氮气中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述烧结的温度为400～900℃；优选地，所述烧结的时间为0.5～6h。7.根据权利要求4～6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述碳纤维为预处理碳纤维，所述预处理碳纤维通过将碳纤维依次进行去胶、烧蚀和液相氧化处理后得到。8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述去胶的方法具体包括：对碳纤维进行清洗和回流处理，得到去胶后的碳纤维；优选地，所述清洗包括去离子水清洗和乙醇清洗的组合；优选地，所述回流处理为丙酮回流处理；优选地，所述回流处理在索氏提取装置中进行；优选地，所述烧蚀的温度为250～700℃；优选地，所述烧蚀的时间为0.5～5h；优选地，所述烧蚀在保护性气体保护条件下进行；优选地，所述保护性气体包括氦气、氩气或氮气中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述烧蚀在管式炉中进行；优选地，所述液相氧化处理的方法具体包括：将烧蚀后的碳纤维浸入酸中，洗涤至中性，得到预处理碳纤维；优选地，所述酸包括硫酸、硝酸或盐酸中的任意一种或至少两种的组合。9.根据权利要求4～8任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体包括如下步骤：(1)采用去离子水和乙醇依次对碳纤维进行清洗，然后放置于索氏提取装置中采用丙酮进行回流处理去胶，得到去胶后的碳纤维；(2)将步骤(1)得到的将去胶后的碳纤维置于管式炉中，在保护性气体保护条件下烧蚀
0.5～5h，烧蚀的温度为250～700℃，得到烧蚀后的碳纤维；(3)将步骤(2)得到的烧蚀后的碳纤维浸入酸中，去离子水洗涤至中性，得到预处理碳纤维；(4)120～200℃下，将步骤(3)得到的预处理碳纤维浸入氧化锆前驱液中反应12～72h，再置于管式炉中，在保护性气体保护条件下烧结0.5～6h，烧结的温度为400～900℃，得到所述碳纤维/氧化锆复合材料。10.一种如权利要求1～3任一项所述的碳纤维/氧化锆复合材料在航空航天材料中的应用。

技术总结
本发明提供一种碳纤维/氧化锆复合材料及其制备方法和应用，所述碳纤维/氧化锆复合材料包括碳纤维以及包覆在所述碳纤维表面的纳米氧化锆；所述碳纤维/氧化锆复合材料通过在碳纤维表面包覆一层纳米氧化锆，有助于提高得到的复合材料的耐高温性能及耐烧蚀性能，并有效解决了传统金属氧化物掺杂树脂在注塑过程中金属氧化物在纤维表面分布不均匀而导致的一系列问题，具有重要研究价值。具有重要研究价值。具有重要研究价值。


技术研发人员：徐俊波 仝宇晨 杨超 王敏 权维利 赵永忠
受保护的技术使用者：中国科学院过程工程研究所
技术研发日：2022.04.01
技术公布日：2022/7/1