CN104446656B

CN104446656B - 一种多孔碳材料抗氧化涂层的制备方法

Info

Publication number: CN104446656B
Application number: CN201410767357.2A
Authority: CN
Inventors: 赵英民; 贺剑; 刘斌; 郭慧; 张凡; 李文静; 于新民; 孙同臣; 张迪
Original assignee: Aerospace Research Institute of Materials and Processing Technology
Current assignee: Aerospace Research Institute of Materials and Processing Technology
Priority date: 2014-12-15
Filing date: 2014-12-15
Publication date: 2016-10-05
Anticipated expiration: 2034-12-15
Also published as: CN104446656A

Abstract

本发明提出了一种多孔碳材料抗氧化涂层的制备方法。所述方法包括如下步骤：(1)采用抗氧化前驱体和第一溶剂配制得到抗氧化前驱体溶液；(2)利用所述抗氧化前驱体溶液浸渍所述多孔碳材料；(3)将经浸渍的所述多孔碳材料浸泡在所述第二溶剂中，以利用所述第二溶剂使前驱体沉积在所述多孔碳材料的多孔结构中；(4)将多孔结构中沉积有前驱体的所述多孔碳材料进行干燥并固化；优选的是，所述干燥采用超临界干燥进行；和(5)通过对经干燥固化的所述多孔碳材料进行高温裂解，从而形成所述多孔碳材料抗氧化层。本发明通过采用溶剂辅助沉积有效地提高了多孔碳材料中抗氧化涂层的均匀性，进而提高了多孔碳材料的抗氧化性能，同时该方法具有工艺简单、适用范围广等优点。

Description

一种多孔碳材料抗氧化涂层的制备方法

技术领域

本发明涉及一种多孔碳材料抗氧化涂层的制备方法。

背景技术

多孔碳材料具有良好高温稳定性、优异的热辐射阻隔性能、较低的密度等优点，是目前理想的高效轻质隔热材料，在超高温隔热领域具有广阔的应用前景。在实际应用当中，高温有氧环境极易造成多孔碳材料发生严重氧化，进而影响其隔热性能。为满足其在高温隔热领域的应用，亟需提高多孔碳材料的抗氧化性能。

通过炭材料表面涂层隔绝氧气是提高炭材料抗氧化性能的有效方法。常用的抗氧化涂层材料包括氮化硼、碳化硅、碳化硼等(材料导报，2004年第18卷第2期，56～58页)，抗氧化涂层的制备方法主要有前驱体浸渍裂解法、化学气相沉积法、物理气相沉积法、溶胶凝胶法和原位反应法等，其中前驱体浸渍裂解法工艺比较成熟，具有工艺简单、易于控制、应用范围广等优点(材料工程，2003年第11期，11～13页)。通常，前驱体浸渍裂解法主要包括以下几个步骤：浸渍、干燥及固化、高温裂解等(中国专利CN103266470 A)。对于传统的前驱体浸渍裂解法，浸渍后干燥过程中，多孔碳材料易出现抗氧化层分布不均匀的现象，降低了多孔碳材料的整体抗氧化性能，也影响抗氧化涂层制备的工艺可控性。另外，由于浸渍干燥过程中溶剂的表面张力作用，容易造成多孔结构出现坍塌，一方面破坏了碳材料的多孔结构，也降低抗氧化涂层的抗氧化效果，而且还可能影响了所制得的材料的均质性、密度、强度、耐热性和隔热性。

发明内容

本发明人发现，传统的前驱体浸渍裂解法无法得到分布均匀的抗氧化层很可能是因为重力作用以及干燥中的溶质随溶剂迁移造成的。于是，为了克服现有技术不足，本发明人针对多孔炭材料抗氧化涂层制备的前驱体浸渍裂解法进行了改进：利用由抗氧化前驱体和第一溶剂(有时也称为前驱体溶剂)制备的抗氧化前驱体溶液浸渍多孔碳材料后，将经浸渍的多孔碳材料浸泡在不同于所述第一溶剂的第二溶剂中，由此利用第二溶剂置换所述第一溶剂，本发明人惊讶地发现，利用第二溶剂辅助抗氧化前驱体在多孔碳材料的微孔结构中沉积成层，可以使抗氧化前驱体快速均匀地沉积并形成均匀的抗氧化层，推测第二溶剂可能是作为抗氧化前驱体的不良溶剂，但能够与前驱体溶剂混溶的缘故。例如，本发明可以如下进行：在利用抗氧化前驱体浸渍多孔炭材料后，将其浸泡入大量第二溶剂例如丙酮中，前驱体溶剂在第二溶剂中快速扩散并被第二溶剂取代，使抗氧化前驱体在多孔炭材料的多孔结构表面迅速沉积，从而在多孔炭材料的微观结构表面形成均匀抗氧化前驱体沉积层。然后再进行干燥。干燥时，本发明人还又惊讶地发现，如果采用超临界干燥方法进行干燥，可以进一步显著地提高抗氧化层因而提高所得材料的性能，推测可能在超临界状态下溶剂表面张力接近于零，干燥过程中能很好地保持碳材料的多孔结构。本发明中的抗氧化前驱体第二溶剂例如乙醇、丙酮均为CO2超临界干燥的常用溶剂，超临界干燥完成后再固化等步骤形成均匀的抗氧化前驱体层，最后通过高温裂解形成抗氧化层。本发明提供了一种均匀多孔炭材料抗氧化层的制备方法，有效提高了多孔炭材料高温抗氧化性能，也提高了抗氧化层制备的工艺可控性，另外还能保持材料的均质性、低密度、高的耐热性和隔热性。

本发明技术解决方案：首先在多孔炭材料的微观多孔结构表面形成均匀抗氧化前驱体层，其中可以通过真空加压利用抗氧化前驱体溶液浸渍使抗氧化前驱体溶液充分浸入多孔炭材料的微观孔结构中，再采用利用第二溶剂使抗氧化前驱体能够均匀地沉积在多孔炭材料的微孔结构表面，然后通过进行干燥(例如超临界干燥)和固化等步骤在多孔炭材料微观多孔结构表面形成均匀的抗氧化前驱体层。最后，高温裂解抗氧化前驱体层，从而得到均匀的抗氧化涂层。

更具体地说，本发明通过以下技术方案来实现：

1.一种多孔碳材料抗氧化涂层的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(1)采用抗氧化前驱体和第一溶剂配制得到抗氧化前驱体溶液；

(2)利用所述抗氧化前驱体溶液浸渍所述多孔碳材料；

(3)将经浸渍的所述多孔碳材料浸泡在所述第二溶剂中，以利用所述第二溶剂使前驱体沉积在所述多孔碳材料的多孔结构中；

(4)将多孔结构中沉积有前驱体的所述多孔炭材料进行干燥并固化；优选的是，所述干燥采用超临界干燥进行；和

(5)通过对经干燥固化的所述多孔碳材料进行高温裂解，从而形成所述多孔炭材料抗氧化层。

2.根据技术方案1所述的制备方法，其特征在于，所述的多孔炭材料选自由炭气凝胶、树脂基碳泡沫、煤基碳泡沫、者沥青基碳泡沫、碳纤维预制体、多孔碳/碳复合材料组成的组。

3.根据技术方案1或2所述的制备方法，其特征在于，所述第一溶剂选自由环己烷、四氢呋喃、二甲苯、甲苯、苯、乙醚组成的组。

4.根据技术方案1至3中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述抗氧化前驱体选自由聚碳硅烷、聚硅氧烷、聚碳硼烷、聚硅氮硼烷组成的组；优选的是，所述抗氧化前驱体溶液中的所述抗氧化前驱体的质量分数为0.1％～30％。

5.根据技术方案1至4中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中的所述浸渍采用如下真空加压的方式进行：预抽真空，真空度为-0.1～0MPa；然后在施加0.1～1Mpa的压力下进行浸渍，浸渍时间为0.5～7天。

6.根据技术方案1至5中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中的所述固化采用如下加压加热固化的方式进行：从室温升温至100～250℃，升温速率为0.5～6℃/分钟，保温时间为2～4小时，固化时的气氛为空气气氛，压力0.1～0.5MPa。

7.根据技术方案1至6中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)中的高温裂解的条件如下：裂解温度为800～1000℃，升温速率为0.5～6℃/分钟，保温时间为2～4小时，再随炉降温，裂解过程中的气氛为氮气。

8.根据技术方案1至7中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述第二溶剂选自由丙酮和乙醇组成的组。

9.根据技术方案1至8中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述第一溶剂选自由四氢呋喃和乙醚组成的组，并且所述第二溶剂为乙醇。

10.根据技术方案1至8中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述第二溶剂为丙酮。

本发明的有益效果：本发明通过在前驱体浸渍裂解法的浸渍步骤后引入溶剂辅助沉积措施，在多孔炭材料中制备出了均匀的抗氧化层，同时提高了多孔炭材料抗氧化性能。经800℃，1200s下高温有氧环境考核发现，相对于传统前驱体浸渍裂解法，引入溶剂辅助沉积尤其是在结合使用超临界干燥进行的抗氧化处理，所制得的多孔炭材料氧化质量损失率从35％降低到21％，抗氧化性能明显提高。

附图说明

图1为未经处理的炭气凝胶的扫描电镜图。

图2为实施例8中沉积抗氧化层后的炭气凝胶的扫描电镜图。

具体实施方式

如前文所述，本发明提供了一种多孔炭材料抗氧化涂层的制备方法，所述方法可以包括如下步骤：(1)配制抗氧化前驱体溶液；(2)将多孔碳材料浸渍于抗氧化前驱体溶液中；(3)溶剂辅助沉积抗氧化前驱体；(4)干燥并固化；和(5)高温裂解。优选的是，所述干燥采用超临界干燥的方式进行；另外优选的是，所述固化采用加热加压的方式进行。

在一些实施方式中，本发明的方法包括如下步骤：

(2)利用所述抗氧化前驱体溶液浸渍所述多孔碳材料；

在一些实施方式中，所述的多孔炭材料选自由炭气凝胶、树脂基碳泡沫、煤基碳泡沫、者沥青基碳泡沫、碳纤维预制体、多孔碳/碳复合材料组成的组。

在另外一些实施方式中，所述第一溶剂选自由环己烷、四氢呋喃、二甲苯、甲苯、苯、乙醚组成的组。在一些实施方式中，所述第二溶剂选自由丙酮和乙醇组成的组。在一些优选的实施方式中，所述第一溶剂选自由环己烷、四氢呋喃、二甲苯、甲苯、苯、乙醚组成的组，并且所述第二溶剂为丙酮。在另外一些实施方式中，所述第一溶剂选自由四氢呋喃乙醚组成的组，并且所述第二溶剂所述第二溶剂选自由丙酮和乙醇组成的组。在另外一些实施方式中，所述第一溶剂为四氢呋喃，并且所述第二溶剂为丙酮或乙醇。在另外一些实施方式中，所述第一溶剂为乙醚，并且所述第二溶剂为丙酮或乙醇。作为替代方式，所述第一溶剂可以为乙醚，并且所述第二溶剂为乙醇。

在一些实施方式中，所述抗氧化前驱体选自由聚碳硅烷、聚硅氧烷、聚碳硼烷、聚硅氮硼烷组成的组；优选的是，所述抗氧化前驱体溶液中的所述抗氧化前驱体的质量分数为0.1％～30％。

在一些实施方式中，步骤(2)中的所述浸渍采用如下真空加压的方式进行：预抽真空，真空度为-0.1～0MPa；然后在施加0.1～1Mpa的压力下进行浸渍，浸渍时间为0.5～7天。

在另外一些实施方式中，步骤(4)中的所述固化采用如下加压加热固化的方式进行：从室温升温至100～250℃，升温速率为0.5～6℃/分钟，保温时间为2～4小时，固化时的气氛为空气气氛，压力0.1～0.5MPa。

在又一些实施方式中，步骤(5)中的所述高温裂解的条件如下：裂解温度为800～1000℃，升温速率为0.5～6℃/分钟，保温时间为2～4小时，再随炉降温，裂解过程中的气氛为氮气。

在一些优选的实施方式中个，本发明的所述方法可以通过如下步骤进行：

(1)配制抗氧化前驱体溶液

将抗氧化前驱体溶解于前驱体溶剂(本文有时称为第一溶剂)配制得到抗氧化前驱体溶液。在一些优选的实施方式中，所述抗氧化前驱体在抗氧化前驱体溶液中的质量浓度为0.1％～30％，例如为0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、15％、20％、25％或30％。在一些实施方式中，所述抗氧化前驱体选自由聚碳硅烷、聚硅氧烷、聚碳硼烷、聚硅氮硼烷等组成的组。在一些实施方式中，所述前驱体溶剂或者所述第一溶剂可以选自由环己烷、甲苯、二甲苯、四氢呋喃、乙醚等组成的组。

(2)将多孔碳材料浸渍于聚前驱体溶液

将多孔炭材料浸渍于抗氧化前驱体溶液时，优选使用真空加压方式，即，先预抽真空。预抽真空时的真空度可以为-0.1MPa～0Mpa。预抽真空后，再注入抗氧化前驱体溶液进行浸渍，浸渍时优选进行加压浸渍，浸渍加压的压力可以为0.1～1MPa，浸渍时间可以为0.5～7天，例如可以为0.5、1、2、3、4、5、6或7天。

(3)溶剂辅助沉积抗氧化前驱体；

对步骤(2)得到的多孔炭材料用第二溶剂例如丙酮或者乙醇进行浸渍。前驱体溶剂在第二溶剂中快速扩散并被第二溶剂取代，从而使抗氧化前驱体迅速沉积，在多孔炭材料中形成均匀前驱体沉积层。在一些优选的实施方式中，所述第一溶剂选自由四氢呋喃和乙醚组成的组，并且所述第二溶剂为乙醇；在一些更优选的实施方式中，所述第一溶剂是乙醚，并且所述第二溶剂为乙醇。在另外一些优选的实施方式中，所述前驱体溶剂选自由环己烷、甲苯、二甲苯、四氢呋喃、乙醚等组成的组，并且所述第二溶剂为丙酮。

(4)干燥并固化前驱体层

将多孔碳材料的微孔结构中沉积有抗氧化前驱体层的多孔碳材料进行干燥。优选的是，通过超临界干燥的方式进行干燥。发明人惊讶的发现，超临界干燥的技术措施和溶剂辅助沉积抗氧化前驱体的技术措施相得益彰，结合使用这两种技术措施还获得了增益的技术效果，尤其是显著地减少了对多孔炭材料中孔结构的破坏；然后进行固化，例如在加压的条件下进行固化，从而形成均匀的抗氧前驱体层。

在采用超临界干燥的情况下，超临界干燥条件可以为：超临界设备干燥釜升温至50℃±6℃，例如升温至45、46、47、48、4950、51、52、53、54、55℃，保持压力为10～14MPa，例如10、11、12、13或14MPa。固化条件可以为：从室温升温至100℃～250℃，例如从室温升温至100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200、210、220、230、240、250℃；升温速率为0.5℃～6℃/分钟，例如为0.5、1、2、3、4、5或6℃/分钟；保温时间为1h～4h，例如为1、2、3或4小时；施加的压力可以为0.1MPa～0.5MPa；例如为0.1、0.2、0.3、0.4或0.5MPa。

(5)高温裂解抗氧化前驱体层

在惰性气体气氛例如氮气氛围下对步骤(4)得到的抗氧化前驱体层进行高温裂解，裂解温度可以为800℃～1000℃例如为800、850、900、950、1000℃；升温速率可以为0.5～6℃/分钟，例如为0.5、1、2、3、4、5或6℃/分钟；保温时间为2～4h，例如为1、2、3或4小时，由此形成多孔炭材料抗氧化层。

除非另有说明，否则本发明中所有的数值范围包括端值以及该范围的任意子范围和任意值。

本发明方法的各个技术特征可以进行各种不同组合，除非另有说明或者根据本领域技术人员应当掌握的知识可以确定不可能存在的技术特征的组合。

下文将参照实施例对本发明进行进一步的说明，提供这些实施例的目的是为了更好地理解本发明，而不是为了将本发明的保护范围限于这些实施例。本发明的范围通过所附权利要求进行限定。

实施例1

将聚碳硅烷溶解于环己烷中，配制成质量浓度为2％的聚碳硅烷溶液。把炭气凝胶固定于密封工装中，抽真空，真空度为-0.05MPa，保持20min，再把聚碳硅烷溶液注入炭气凝胶中，并加压至0.2MPa，浸渍时间为7天，使聚碳硅烷溶液能够充分进入炭气凝胶的多孔结构。

浸渍完成后，把加压浸渍后的炭气凝胶置于过量的作为第二溶剂的丙酮中进行溶剂辅助沉积。溶剂辅助沉积完成后，再进行超临界干燥，超临界设备干燥釜升温至50℃±6℃，保持压力为10～14MPa。把超临界干燥后样品，在0.2MPa压力下加热固化，固化条件为：从室温升温至200℃，升温速率为1℃/分钟，保温时间为4h(小时)。固化完成后即得在炭气凝胶多孔结构形成聚碳硅烷前驱体层。

在氮气氛围下对炭气凝胶中的聚碳硅烷进行高温裂解，高温裂解程序：从室温升温至1000℃，升温速率1℃/分钟，保温2h，最后在室温下降温至室温。即完成炭气凝胶抗氧化层制备。

用马弗炉进行高温有氧条件下考核，考核温度和时间分别为800℃，1200s，考核后氧化失重率为29％，氧化失重率的计算公式为：氧化失重率＝(考核前所得材料的质量-考核后所得材料的质量)÷抗氧化处理前多孔碳材料质量×100％。

实施例2

将聚碳硅烷溶解于二甲苯中，配制成质量浓度为2％的聚碳硅烷溶液。把炭气凝胶固定于密封工装中，抽真空，真空度为-0.05MPa，保持20min，再把聚碳硅烷溶液注入炭气凝胶中，并加压至0.2MPa，浸渍时间为7天，使聚碳硅烷溶液能够充分进入炭气凝胶的多孔结构。

用马弗炉进行高温有氧条件下考核，考核温度和时间分别为800℃，1200s，考核后氧化失重率为49％。

实施例3

将聚碳硅烷溶解于甲苯中，配制成质量浓度为2％的聚碳硅烷溶液。把炭气凝胶固定于密封工装中，抽真空，真空度为-0.05MPa，保持20min，再把聚碳硅烷溶液注入炭气凝胶中，并加压至0.2MPa，浸渍时间为7天，使聚碳硅烷溶液能够充分进入炭气凝胶的多孔结构。

用马弗炉进行高温有氧条件下考核，考核温度和时间分别为800℃，1200s，考核后氧化失重率为39％。

实施例4

将聚碳硅烷溶解于四氢呋喃中，配制成质量浓度为2％的聚碳硅烷溶液。把炭气凝胶固定于密封工装中，抽真空，真空度为-0.05MPa，保持20min，再把聚碳硅烷溶液注入炭气凝胶中，并加压至0.2MPa，浸渍时间为7天，使聚碳硅烷溶液能够充分进入炭气凝胶的多孔结构。

用马弗炉进行高温有氧条件下考核，考核温度和时间分别为800℃，1200s，考核后氧化失重率为45％。

采用与实施例1相同的方式进行实施例5～28，各组分、工艺参数以及比较例的高温氧化性能考核实验结果如表1所示，抗氧化性能考核条件为用马弗炉进行高温有氧条件考核，考核温度和时间分别为800℃，1200s。

表1各实施例和比较例氧化性能考核实验结果

实施例29

采用与实施例1相同的方式进行，与实施例1的不同之处在于：加压浸渍时，抽真空时真空度保持为-0.1MPa，加压压力为1.0MPa。800℃，1200s下氧化失重率26％。

实施例30

采用与实施例1相同的方式进行，与实施例1的不同之处在于：加压固化时，升温至100℃，加压压力为0.1MPa，保温时间4h，800℃，1200s下氧化失重率31％。

实施例31

采用与实施例1相同的方式进行，与实施例1的不同之处在于：高温裂解时，升温速率都为6℃/分钟，升到800℃进行裂解。800℃，1200s下氧化失重率34％

实施例32

用与实施例1相同的方式进行，与实施例1的不同之处在于：在马弗炉中进行高温考核时，考核温度为1000℃。其氧化失重率为33％。

实施例33

用与实施例3相同的方式进行，与实施例3的不同之处在于：溶剂辅助沉积时，第二溶剂使用乙醇。其氧化失重率为37％。

实施例34

用与实施例4相同的方式进行，与实施例4的不同之处在于：溶剂辅助沉积时，第二溶剂使用乙醇。其氧化失重率为36％。

实施例35

用与实施例6相同的方式进行，与实施例6的不同之处在于：溶剂辅助沉积时，第二溶剂使用乙醇。其氧化失重率为42％。

比较例1

不经抗氧化处理的炭气凝胶直接在800℃、1200s的条件下进行抗氧化考核。

比较例2

用与比较例1相同的方式进行，与比较例1的不同之处在于：多孔炭材料为树脂基碳泡沫。

比较例3

用与比较例1相同的方式进行，与比较例1的不同之处在于：多孔炭材料为煤基碳泡沫。

比较例4

用与比较例1相同的方式进行，与比较例1的不同之处在于：多孔炭材料为沥青基碳泡沫。

比较例5

采用与实施例8相同的方式进行，与实施例8的不同之处在于：该实施例不经过溶剂辅助沉积和超临界干燥步骤，直接空气中晾干再进行加压固化。800℃，1200s下氧化失重率35％。

比较例6

采用与实施例8相同的方式进行，与实施例8的不同之处在于：该实施例不经过溶剂辅助沉积，直接进行超临界干燥后，进行加压固化。800℃，1200s下氧化失重率41％。

比较例7

采用与实施例8相同的方式进行，与实施例8的不同之处在于：该实施例经过溶剂辅助沉积，但是不进行超临界干燥，而采用空气中晾干再进行加压固化。800℃，1200s下氧化失重率29％。

比较实施例8与比较例5，可以看出经过溶剂辅助沉积处理后多孔炭材料具有更好的抗氧化性能。推测可能是由于重力和溶质随溶剂蒸发迁移的作用，浸渍后未经溶剂辅助沉积处理的多孔炭材料出现抗氧化层分布不均匀，在多孔炭材料中层呈现底部多上部少、四周多中间少的现象(如表2所示)。抗氧化层少的部位更容易被氧化，进而降低材料整体抗氧化性能。实施例8中抗氧化层在炭材料各部位分布均匀。比较例6的抗氧化性能差推测可能是被超临界干燥过程中的溶剂稀释导致。

表2比较例5、7与实施例8中形成抗氧化层后多孔炭材料中各部位的比表面积（BET)

注：多孔炭材料大小均为120×120×20mm，上表面1至3为多孔炭材料的上表面上的3个不同区域的表面；中心横截面1至3为多孔碳材料的横截面的3个不同区域的截面；并且下表面1至3为多孔炭材料的下表面上的3个不同区域的表面。测量时，在所述表面或者截面划定5个区域，然后随机从中选择三个区域的截面或表面进行测量。每个实验进行5次，以上数据是5次测量的平均值。

本文中所描述的实施例仅仅是对本发明优选实施例所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以根据本发明所公开的内容对所描述的实施例进行各种修改，但是由此修改而得到的没有偏离本发明的实质的技术方案仍然落在所附权利要求书所限定的范围之内。

Claims

(2)利用所述抗氧化前驱体溶液浸渍所述多孔碳材料；

(3)将经浸渍的所述多孔碳材料浸泡在第二溶剂中，以利用所述第二溶剂使前驱体沉积在所述多孔碳材料的多孔结构中；

(4)将多孔结构中沉积有前驱体的所述多孔碳材料进行干燥并固化；和

(5)通过对经干燥固化的所述多孔碳材料进行高温裂解，从而形成所述多孔碳材料抗氧化涂层；

其中，所述第一溶剂选自由环己烷、四氢呋喃、二甲苯、甲苯、苯、乙醚组成的组；所述第二溶剂选自由丙酮和乙醇组成的组。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述干燥采用超临界干燥进行。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的多孔碳材料选自由炭气凝胶、树脂基碳泡沫、煤基碳泡沫、沥青基碳泡沫、碳纤维预制体、多孔碳/碳复合材料组成的组。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述抗氧化前驱体选自由聚碳硅烷、聚硅氧烷、聚碳硼烷、聚硅氮硼烷组成的组。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述抗氧化前驱体溶液中的所述抗氧化前驱体的质量分数为0.1％～30％。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中的所述浸渍采用如下真空加压的方式进行：预抽真空，真空度为-0.1～0MPa；然后在施加0.1～1MPa的压力下进行浸渍，浸渍时间为0.5～7天。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中的所述固化采用如下加压加热固化的方式进行：从室温升温至100～250℃，升温速率为0.5～6℃/分钟，保温时间为2～4小时，固化时的气氛为空气气氛，压力0.1～0.5MPa。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)中的高温裂解的条件如下：裂解温度为800～1000℃，升温速率为0.5～6℃/分钟，保温时间为2～4小时，再随炉降温，裂解过程中的气氛为氮气。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述第一溶剂选自由四氢呋喃和乙醚组成的组，并且所述第二溶剂为乙醇。

10.根据权利要求1至3中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述第二溶剂为丙酮。