一种高长径比纤维碳的自焊接工艺
技术领域
本发明提供一种高长径比纤维碳的自焊接方法，属于新型碳材料制备领域。
背景技术
碳元素是世界上含量十分丰富的一种元素，碳材料在人类发展过程中起着至关重要的作用。因其具有着多样的电子轨道特性，以及晶体本身的各向异性，使其拥有着各种各样的性质。随着科学技术的发展，原来的碳材料（活性炭、炭黑、焦炭、天然石墨等）已经不能满足社会发展的需要，于是我们开发出了各种各样新兴的碳材料，如：碳纤维、碳纳米管、石墨烯、富勒烯等等新材料。
可以说碳材料与我们的生活息息相关，在力学、导电、导热以及化学领域都有广泛的研究，本发明制备的高长径比纤维碳材料在保持纳米管管壁厚度的同时，拥有大的管径，使其具有一个大的空腔，这极大的有利于填充客体分子和电荷以及电解液离子的迁移，是一种不错的电极材料。
然而，现有技术中并未发现利用法国梧桐树球果内毛絮内原有的中空结构，通过简单碳化处理制备纤维碳材料的方法，本方法制备的纤维碳具有高长径比、自支撑、自焊接等特点，具有广阔的发展前景。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用梧桐树球果内毛絮内原有的中空结构，通过简单碳化处理制备纤维碳材料的方法，可通过简单碳化得到高长径比纤维碳材料。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案步骤如下：
一种高长径比纤维碳的自焊接工艺，具体包括以下步骤：
（1）取梧桐树球果，用去离子水冲洗球果表面的杂质，后放入到鼓风干燥箱中干燥，去除球果中的水分。
上述方案（1）特征在于，取梧桐树球果，鼓风干燥箱中120℃干燥24h。
（2）干燥完成后，将球果用刀具划开，取其绒毛状果毛，去除种子，得到初始材料。
上述方案（2）特征在于，取干燥后球果内部绒毛状果毛，去除种子。
（3）将上述经过预处理的材料蘸取丙三醇，置于管式炉内，恒温煅烧两小时，待冷却至室温后取出，即得到所需材料。
上述方案（3）特征在于，蘸取丙三醇高粘度高沸点溶剂提供碳源，在管式炉内900℃氮气气氛中恒温煅烧两小时，升温速率和降温速率均为5℃/min。
相比于其他制备纤维碳材料的方法，本发明的特点在于：
（1）制备的材料具有高长径比的特点，利用了梧桐絮本身的中空管状结构，从而只需蘸取丙三醇，再经适宜的碳化过程便可以得到高长径比的纤维碳材料。
（2）制备的材料具有自支撑的特点，将材料聚集在一起，压上一定重量的砝码，材料不破碎，可见制备的纤维碳材料具有一定的强度。
（3）制备的材料具有自焊接特点，当材料在管式炉中煅烧时，由于丙三醇的裂解提供碳源，使裂解过程中纤维材料吸收碳源焊接在一起，使材料之间更加紧凑，在一定程度上增加了材料的强度。
（4）原材料获取简单，且来源广泛，绿色环保，通过简单处理便可获得毛絮，进行下一步加工，适合工厂等进行大批量加工。
附图说明
图1是纤维碳材料的在扫描电子显微镜低倍镜下的实物图。
图2是纤维碳材料的在扫描电子显微镜高倍镜下的实物图。
图3是对材料的自支撑特点进行的测试图。
图4是纤维碳材料的XRD测试图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
取两个梧桐絮的球果，用去离子水冲去球果表面杂质后，放入鼓风干燥箱中120℃干燥24h。将球果用刀具划开，取其绒毛状果毛，去除种子，得到初始材料。将上述经过预处理的材料置于管式炉内，在900℃氮气气氛中恒温煅烧两小时，升温速率和降温速率均为5℃/min,待冷却至室温后取出，即得到所需材料。
将样品分成三份，一份用于扫描电子显微镜测试，对材料形貌进行表征；一份用于XRD测试，对材料的化学组成成分进行表征；一份用于材料的自支撑测试，对材料的强度进行表征。
图1是纤维碳材料的在扫描电子显微镜低倍镜下的实物图，从图中我们可以看出，材料呈纤维状，且具有一定的长度，材料本身的中空管状结构并未被破坏，且部分区域管径更加宽大，可知材料具有高的比表面积。
图2是纤维碳材料的在扫描电子显微镜高倍镜下的实物图，从图中我们可以看出材料的自焊接工艺成果，可见材料是很自然的结合在一起，且结合处很光滑，结合的也很紧密，一定程度上增加了材料的强度。
图3是对材料的自支撑特点进行的测试图，从图中我们可以看出，将材料在坩埚内稍微压实后取出，仅仅只有0.48g，在其的受力面积上，却可以承受180g的压力，可见材料的强度很高。
图4是纤维碳材料的XRD测试图，由图中我们可以看出，碳化得到的样品的衍射峰出现在23.80°左右，低于石墨的(002)晶面的衍射峰(~26°)。另外在43.76°出现了另外的衍射峰，与石墨的(100)晶面的衍射峰(~43°)接近。表明了其组成成分是纯碳。并且材料本身不含其他杂质。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本技术领域的普通技术人员应当了解，本发明不受实施例限制，还可以做出若干修改和润饰，这些修改和润饰也在本发明要求的保护范围内。
