CN110041898B - 一种纳米材料原位增强多孔石墨材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种纳米材料原位增强多孔石墨材料及其制备方法和应用。本发明所提供的纳米材料原位增强多孔石墨材料中，包括多孔石墨，以及纳米材料和聚合物材料；其中，纳米材料分布于所述多孔石墨的表面和内部，并通过聚合物材料粘附于多孔石墨的表面和/或多孔石墨的内部。本发明纳米材料原位增强多孔石墨材料中，以多孔石墨为导热主体，在多孔石墨的成型过程中，在多孔石墨的表面和内部引入纳米材料，并在多孔石墨成型后，在石墨蠕虫的界面处引入聚合物材料，利用纳米材料的弥散增强和聚合物的界面修复协同增强多孔石墨，所得到的多孔石墨材料。
Description
技术领域
本发明涉及复合材料领域，具体而言，涉及一种纳米材料原位增强多孔石墨材料及其制备方法和应用。
背景技术
高导热材料在电子器件散热、建筑物节能、化工换热等领域有着广泛的应用。传统的导热材料一般是不锈钢、铝合金、铜(铜合金)等。在实际应用中，金属材料的弊端逐渐暴露出来，例如容易腐蚀、重量大等。与金属材料相比，石墨材料则具有耐腐蚀、密度小、热导率较高等优点。因此在部分领域(如化工化热)，石墨导热材料已能部分替代金属导热材料。
可以采用“比导热率”(热导率/密度)这一参数，以对于导热材料的导热率和重量等性能参数进行综合性的考查，部分工程材料的比导热率如表1所示：
表1.部分工程材料的比导热率
由表1可知，各种工程材料的比导热率差别很大。其中，多孔石具有导热率高、重量轻的特质，轻质、高导热(比导热高)的工程材料在重量敏感的应用领域中，具有显著的吸引力。在现有工程材料中，铝合金的比导热率最高。因此在电子器件散热等领域中，广泛应用铝合金制品以进行传热。但在暖通、建筑等领域，对导热的绝对值要求并不高，但对重量和成本极为敏感。因此，进一步开发高比导热率的工程材料显得尤为重要。
多孔石墨是新一代高比导热率工程材料的候选材料。例如，以天然鳞片石墨为原料，可以通过机械压制的方法制得体积密度为0.1～0.2g/cm3的多孔石墨，其热导率则可达10～20W/mK。可见，多孔石墨的热导率绝对值与不锈钢等金属材料基本相当，可以满足大部分建筑、暖通行业的使用要求；同时，由于多孔石墨的体积密度极低，因而在辐射制冷板等领域应用具有明显优势。西格里集团(SGL Group)将多孔石墨制成辐射制冷/制热的吊顶板，其热导率比传统的石膏提高了近100倍。由此可见多孔石墨在建筑物节能方面具有较高的潜力。
然而，多孔石墨的力学性能较低，这也使其应用大大受限。因此在不改变多孔石墨特性(轻质、高导热)的前提之下，强化其力学性能具有重要的意义。
研究者提出多种方式以提高多孔石墨的强度，包括在多孔石墨内部浸渗高分子材料，在外部包裹金属外壳等，但这些方法均有其局限性。例如：在多孔石墨内部浸渗高分子材料，虽然可以提高多孔石墨的强度，但多孔石墨的体积密度也急剧增加，使其丧失了轻质多孔的独特物性；在外部包裹工程材料虽能提高多孔石墨的表观强度，但并未真正提高多孔石墨的力学性能。在外力作用下，很有可能发生外壳材料完好而多孔石墨内部损坏的情况。
因此，要提高多孔石墨的应用价值，应从其结构入手，采用内部强化多孔石墨的结合方式。但多孔石墨的制备往往涉及高温过程(如高温膨化)，且中间产物体积密度极低，给多孔石墨的增强带来很大的困难。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种纳米材料原位增强多孔石墨材料，所述的多孔石墨材料具有质轻、导热率高，强度高等优点。
本发明的第二目的在于提供一种所述的纳米材料原位增强多孔石墨材料的制备方法。
本发明的第三目的在于提供一种所述的纳米材料原位增强多孔石墨材料的应用。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
一种纳米材料原位增强多孔石墨材料，包括多孔石墨，以及纳米材料和聚合物材料；
其中，所述纳米材料分布于所述多孔石墨的表面和内部，并通过聚合物材料粘附于多孔石墨的表面和/或多孔石墨的内部。
同时，本发明还提供了一种纳米材料原位增强多孔石墨材料的制备方法，包括：将酸化石墨与纳米材料混合后进行膨化，然后在所得混合物上喷淋含有聚合物和任选的助剂的液体物料，固化成型后，得到纳米材料原位增强多孔石墨材料；优选的，所述助剂包括固化剂。
进一步的，本发明还提供了所述的纳米材料原位增强多孔石墨材料在导热材料中的应用；
以及/或者，由本发明所述的制备方法所得到的纳米材料原位增强多孔石墨材料在导热材料中的应用。
同样的，本发明还提供了包含所述的纳米材料原位增强多孔石墨材料的导热材料中；
以及/或者，包含本发明制备方法所得到的纳米材料原位强化的多孔石墨的导热材料。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明纳米材料原位增强多孔石墨材料中，以多孔石墨为导热主体，在多孔石墨的成型过程中(未成型前为石墨蠕虫)，在多孔石墨的表面和内部引入纳米材料，并在多孔石墨成型后，在石墨蠕虫的界面处引入聚合物材料，利用纳米材料的弥散增强和聚合物的界面修复协同增强多孔石墨，所得多孔石墨材料体积密度低、导热率高、比导热率优异、力学性能较高。
(2)本发明制备方法中所用原料简便易得，制备工艺简单，产品性能稳定，适于规模化生产。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明实施例1所提供的纳米材料原位增强多孔石墨材料的工艺流程图；
图2为本发明实施例3所制备的纳米碳管原位增强的多孔石墨断口形貌图。
其中，图2(a)1100倍下的断口形貌图；
图2(b)为25000倍下的断口形貌图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
有鉴于现有多孔石墨材料在材料强度等方面所存在的不足之处，本发明特提供了一种通过纳米材料和聚合物材料加强的多孔石墨材料，从而在保留多孔石墨材料原有的轻质、高导热特性的同时，提高其抗弯折强度。
在本发明的一方面中，提供了一种纳米材料原位增强多孔石墨材料，包括多孔石墨，以及纳米材料和聚合物材料；
其中，所述纳米材料分布于所述多孔石墨的表面和内部，并通过聚合物材料粘附于多孔石墨的表面和/或多孔石墨的内部。
石墨属于典型的无机非金属材料，其在力学载荷下的断裂行为可概括为“裂纹扩散”过程。即石墨颗粒之间的界面是石墨材料的薄弱位置，裂纹首先在石墨颗粒之间的界面处形成，然后沿着这些薄弱的界面扩散直至断裂。对于多孔石墨而言，经过高温膨化和机械压型之后，石墨颗粒的体积密度极低，而表面/界面的含量很高。这些薄弱的搭接界面正是多孔石墨要想强化多孔石墨材料，应在颗粒之间的界面处引入高强度的纳米填充物。利用纳米填充物的优异力学性能阻止裂纹的形成的扩散。
同时，在多孔石墨材料表面和内部所存在聚合物-纳米材料的组合结构，能够在多孔石墨的内部起到了原位增强的作用，将多孔石墨内部原有的机械搭接转化为化学键结合，并利用纳米材料的弥散增强作用，明显提高多孔石墨的抗弯强度、抗压强度，进而拓展其作为导热材料的应用价值。
在本发明的一些实施方式中，所提供的纳米材料原位增强多孔石墨材料中，所述纳米材料包括：纳米颗粒，纳米管，纳米纤维，以及纳米晶须中的一种或几种；
在本发明的一些实施方式中，所提供的纳米材料原位增强多孔石墨材料中，所述纳米材料包括：碳纳米材料，以及碳化硅纳米材料中的一种或几种；
在本发明优选的一些实施方式中，所提供的纳米材料原位增强多孔石墨材料中，所述纳米材料包括：碳纳米颗粒，碳纳米管，碳纳米晶须，碳纳米纤维，碳化硅纳米颗粒，碳化硅纳米管，碳化硅纳米纤维，以及碳化硅纳米晶须中的一种或几种。
在本发明的一些实施方式中，所提供的纳米材料原位增强多孔石墨材料中，所述聚合物包括：热固性树脂；
作为优选所述热固性树脂包括：环氧树脂，聚甲基丙烯酸树脂，以及有机硅树脂中的一种或几种。
在本发明的一些实施方式中，所提供的纳米材料原位增强多孔石墨材料中，纳米材料和聚合物材料的总质量为纳米材料原位增强多孔石墨材料质量的10-20％，例如可以为，但不限于12％,15％,17％，或者19％等。
在本发明的一些实施方式中，所述提供的纳米材料原位增强多孔石墨材料的体积密度为0.1～0.5g/cm3，热导率为8～60W/mK，抗弯强度为4-7Mpa。
基于本发明如上所提供的纳米材料原位增强多孔石墨材料，本发明还能够提供一种包含其的导热材料，所述导热材料包括暖通、建筑领域的空调辐射末端等。
在本发明的另一方面，提供了一种纳米材料原位增强多孔石墨材料的制备方法，主要包括：
(i)将酸化石墨与纳米材料混合后进行膨化；
(ii)在所得混合物上喷淋含有聚合物和任选的助剂的液体物料；
其中，作为优选，所述助剂包括固化剂；
(iii)固化成型，得到纳米材料原位增强多孔石墨材料。
在本发明的一些实施方式中，如上所提供的制备方法步骤(i)中，酸化石墨的粒径为10-100目，例如，但不限于30,50,80目等。
在本发明的一些实施方式中，如上所提供的制备方法步骤(i)中，所述纳米材料的平均粒径为20-500nm，例如，但不限于30,50,70,100,200,300,400nm等。
在本发明的一些实施方式中，如上所提供的制备方法步骤(i)中，所述纳米碳材料包括：纳米颗粒，纳米管，纳米纤维，以及纳米晶须中的一种或几种。
在本发明的一些实施方式中，如上所提供的制备方法步骤(i)中，所述纳米材料包括：碳纳米材料，以及碳化硅纳米材料中的一种或几种。
在本发明优选的一些实施方式中，如上所提供的制备方法步骤(i)中，所述纳米材料包括：碳纳米颗粒，碳纳米管，碳纳米纤维，碳纳米晶须，碳化硅纳米颗粒，碳化硅纳米管，碳化硅纳米纤维，以及碳化硅纳米晶须中的一种或几种。
在本发明的一些实施方式中，如上所提供的制备方法步骤(i)中，酸化石墨与纳米材料的质量克数比为10：(1-2)，例如可以为，但不限于10:1,10:1.5,1:2等
在本发明的一些实施方式中，如上所提供的制备方法步骤(i)中，可以将酸化石墨与纳米材料在固相条件下进行混合；
或者，也可以将酸化石墨与纳米材料在液相条件下进行混合，例如，可以将酸化石墨与纳米材料在溶剂条件下分散混合，然后再将溶剂蒸干，得到酸化石墨与纳米材料的混合物。
在本发明的一些实施方式中，如上所提供的制备方法步骤(i)中，所述膨化的温度为900-1100℃(例如可以为，但不限于930,950,970℃等)，膨化的时间为：30-60s(例如可以为，但不限于40,45,50，55s等)。
在如上的高温膨化的过程中，酸化石墨的体积会膨胀100倍以上，微小的石墨颗粒膨化为石墨蠕虫，有一定带状结构；而与酸化石墨混合的纳米材料也会分布于膨胀石墨内部以及外表面，形成均匀的石墨蠕虫/纳米材料混合物。
在本发明的一些实施方式中，如上所提供的制备方法步骤(ii)中，所述聚合物包括：热固性树脂；
作为优选，所述热固性树脂包括：环氧树脂，聚甲基丙烯酸树脂，以及有机硅树脂中的一种或几种。
在本发明的一些实施方式中，如上所提供的制备方法步骤(ii)中，含有聚合物和任选的助剂的液体物料可以由如下方法得到：
将环氧树脂等液态聚合物与任选的助剂(例如固化剂)混合，得到待喷淋的液体物料；
或者，也可以将聚甲基丙烯酸树脂，有机硅树脂等固态聚合物以及任选的助剂加入溶剂中溶解，得到液体物料。
在本发明优选的一些实施方式中，是将环氧树脂与固化剂混合均匀，得到对应的液体物料；
作为优选，环氧树脂与固化剂的质量克数比为4:1；
更优选的，原料酸化石墨与液体物料的质量比为10:(2-3)。
在本发明优选的一些实施方式中，是将聚甲基丙烯酸树脂或者有机硅树脂中的一种或几种加入溶剂中溶解，得到液体物料；
作为优选，所制备液体物料的固相含量为5-10wt％(例如，但不限于6、7、8、9wt％等)；
更优选的，原料酸化石墨的质量克数与液体物料的体积毫升数之比为10：(10-20)，例如可以为，但不限于10:12,10:15,10:18(g/ml)等。
喷淋后的液体物料同样也能够在膨胀后酸化石墨(石墨蠕虫/膨胀石墨)的外表面和内部分散，进一步经固化后，以起到固定作为增强体的纳米材料的作用，进而达到增强多孔石墨基体的作用。
在本发明的一些实施方式中，如上所提供的制备方法步骤(iii)中，是将喷淋后的混合物在压力0.5-2MPa(例如可以为，但不限于0.8，1,1.2,1.5,1.8MPa等)，温度40-90℃(例如可以为，但不限于45,50,55,60,65,70,75,80,85℃等)条件下，进行固化成型；
优选的，固化成型的时间为5-30min(例如可以为，但不限于10,15,20,25min等)。
经过加热、加压固化后，众多石墨蠕虫最终受压成型为多孔石墨；同时，聚合物也能够不仅将分布于膨胀石墨内部和外表面的纳米材料固定，二者所形成的聚合物-纳米材料的组合，也在膨胀石墨的表面和内部起到了原位增强的作用，将膨胀石墨内部原有的机械搭接转化为化学键结合，并利用纳米材料的弥散增强作用，明显提高膨胀石墨这种多孔石墨材料的抗弯强度、抗压强度，进而拓展其作为导热材料的应用价值。
本发明的又一方面，也可以提供由如上方法所得到的纳米材料原位增强多孔石墨材料；
作为优选，所制备的纳米材料原位增强多孔石墨材料中，纳米材料和聚合物材料的总质量为纳米材料原位增强多孔石墨材料质量的10-20％，例如可以为，但不限于12,15,17，或者17％等。
作为优选，所制备的纳米材料原位增强多孔石墨材料的体积密度为0.1～0.5g/cm3，热导率为8～60W/mK，抗弯强度为4-7Mpa。
进一步的，基于本发明制备方法所得到的纳米材料原位增强多孔石墨材料，本发明还能够提供一种包含其的导热材料，所述导热材料包括暖通、建筑领域的空调辐射末端等。
实施例1
(1)将10g粒径为80目的酸化石墨与1g的纳米碳化硅采用机械共混的方式混合均匀，其中纳米碳化硅颗粒的平均粒径为200nm。
(2)将酸化石墨与纳米碳化硅混合物在高温膨化炉中膨化，膨化温度为900℃，膨化40秒后，形成均匀的石墨蠕虫/纳米材料混合物。
酸化石墨在高温膨化的过程中，体积膨胀100倍以上，纳米碳化硅被粘附在石墨蠕虫的表面上。
(3)将环氧树脂E-44与固化剂T-31按照4：1的比例混合得到预聚液，取2g预聚液喷淋在石墨蠕虫/纳米材料混合物表面。
(4)将步骤(3)所得混合物在0.5MPa，80℃的条件下导热保压10分钟成型，得到纳米材料原位增强多孔石墨材料。
实施例1的工艺流程图如图1所示。
实施例2
(1)将10g粒径为80目的酸化石墨与2g的纳米碳化硅采用机械共混的方式混合均匀，其中纳米碳化硅颗粒的平均粒径为200nm。
(2)将酸化石墨与纳米碳化硅颗粒混合物在真空烘箱中减压膨化，膨化温度为1000℃，膨化30秒后，形成均匀的石墨蠕虫/纳米碳化硅混合物。
(3)将环氧树脂E-44与固化剂T-31按照4：1的比例混合得到预聚液，取3g预聚液喷淋于石墨蠕虫/纳米碳化硅混合物表面。
(4)将步骤(3)所得混合物在0.5MPa，80℃的条件下导热保压10分钟成型。
实施例3
(1)将10g粒径为80目的酸化石墨与1g的多壁碳纳米管在水中分散后，混合均匀，将水蒸干，得到酸化石墨和多壁碳纳米管的混合物，其中多壁碳纳米管的平均粒径为20nm。
(2)将酸化石墨与多壁碳纳米管的混合物在膨化炉中膨化，膨化温度为900℃，膨化40秒后，形成均匀的石墨蠕虫/多壁碳纳米管混合物。
(3)将环氧树脂E-44和牌号为固化剂T-31按照4：1的比例混合，得到预聚液，取2g预聚液喷淋于石墨蠕虫/多壁碳纳米管混合物表面。
(4)将步骤(3)所得混合物在0.5MPa，80℃的条件下导热保压10分钟成型，纳米碳管原位增强的多孔石墨断口形貌如图2所示。
如前所述，多孔石墨是典型的无机非金属材料；在受到力学载荷时，多孔石墨沿颗粒之间的搭接界面断裂。
引入纳米碳管和聚合物之后，这些高强度纳米填充物富集在颗粒之间的界面区域，起到了原位强化的作用。当受到力学载荷时，界面处的纳米碳管能通过滑移、拔出等过程消耗外部能量，相应地多孔石墨的力学性能得以明显强化。断口形貌图如图2(a)、(b)所示，纳米碳管受力拔出后在多孔石墨断口处清晰可见(图2(b))。
实施例4
(1)将10g粒径为80目的酸化石墨与2g的多壁碳纳米管在水中分散后，混合均匀，将水蒸干，得到酸化石墨和多壁碳纳米管的混合物，其中多壁碳纳米管的平均粒径为20nm。
(2)将酸化石墨与多壁碳纳米管混合物在膨化炉中膨化，膨化温度为1000℃，膨化40秒后，形成均匀的石墨蠕虫/多壁碳纳米管混合物。
(3)将聚甲基丙烯酸甲酯溶解在N,N二甲基甲酰胺中，形成固相含量为5wt.％的溶液。取20ml溶液均匀喷淋在石墨蠕虫/多壁碳纳米管混合物的表面。
(4)将步骤(3)所得混合物在0.5MPa，80℃的条件下导热保压10分钟成型。
实施例5
(1)将10g粒径为80目的酸化石墨与2g碳化硅晶须在水中分散后，混合均匀，将水蒸干，得到酸化石墨与碳化硅纳米晶须的混合物，其中碳化硅晶须的平均粒径为500nm。
(2)将酸化石墨与碳化硅晶须的混合物在膨化炉中膨化，膨化温度为1000℃，膨化40秒后，形成均匀的石墨蠕虫/碳化硅晶须管混合物。。
(3)将聚甲基丙烯酸甲酯溶解在N,N二甲基甲酰胺中，形成固相含量为5wt.％的溶液。取10ml溶液均匀喷淋于石墨蠕虫/碳化硅晶须混合物的表面。
(4)将步骤(3)所得混合物在0.5MPa，80℃的条件下导热保压10分钟成型。
实施例6
(1)将10g粒径为80目的酸化石墨与2g的碳化硅晶须在水中分散后，混合均匀，将水蒸干，得到酸化石墨与碳化硅纳米晶须的混合物，其中碳化硅晶须的平均粒径为400nm。
(2)将酸化石墨与碳化硅晶须混合物在真空烘箱中减压膨化，膨化温度为900℃，膨化40秒后，形成均匀的石墨蠕虫/SiC晶须混合物。
(3)将环氧树脂E-44和固化剂T-31按4：1的比例混合后，得到预聚液，将2g预聚液喷淋于石墨蠕虫/SiC混合物表面。
(4)将步骤(3)所得混合物在0.5MPa，80℃的条件下导热保压10分钟成型。
实施例7
(1)将10g粒径为80目的酸化石墨与2g的碳化硅晶须在水中分散后，混合均匀，将水蒸干，得到酸化石墨与碳化硅纳米晶须的混合物，其中碳化硅晶须的平均粒径为30nm。
(2)将酸化石墨与碳化硅晶须混合物在真空烘箱中减压膨化，膨化温度为1000℃，膨化40秒后，形成均匀的石墨蠕虫碳化硅晶须混合物。
(3)将聚甲基丙烯酸甲酯溶解于N,N二甲基甲酰胺中，形成固相含量为10wt.％的溶液。取20ml溶液均匀喷淋于石墨蠕虫/多壁碳纳米管混合物的表面。
(4)将步骤(3)所得混合物在0.5MPa，80℃的条件下导热保压10分钟成型。
实施例8
(1)将10g粒径为80目的酸化石墨与1g的纳米碳纤维采用机械共混的方式混合均匀，其中碳纳米纤维的平均粒径为100nm。
(2)将酸化石墨与碳纳米纤维混合物在真空烘箱中减压膨化，膨化温度为900℃，膨化45秒后，形成均匀的石墨蠕虫/碳纳米纤维混合物。
(3)将聚甲基丙烯酸甲酯溶于N,N二甲基甲酰胺中，形成固相含量为8wt.％的溶液，取25ml溶液喷淋于石墨蠕虫/碳纳米纤维混合物表面。
(4)将步骤(3)所得混合物在1.0MPa，50℃的条件下导热保压15分钟成型。
实施例9
(1)将10g粒径为80目的酸化石墨与2g的纳米碳纤维采用机械共混的方式混合均匀，其中碳纳米纤维的平均粒径为50nm。
(2)将酸化石墨与碳纳米纤维混合物在真空烘箱中减压膨化，膨化温度为1000℃，膨化30秒后，形成均匀的石墨蠕虫/碳纳米纤维混合物。
(3)将聚甲基丙烯酸甲酯溶于N,N二甲基甲酰胺中，形成固相含量为10wt.％的溶液，取15ml溶液喷淋于石墨蠕虫/碳纳米纤维混合物表面。
(4)将步骤(3)所得混合物在1.0MPa，50℃的条件下导热保压15分钟成型。
实施例10
(1)将10g粒径为80目的酸化石墨与2g的碳化硅晶须在水中分散后，混合均匀，将水蒸干，得到酸化石墨与碳化硅纳米晶须的混合物，其中碳化硅晶须的平均粒径为150nm。
(2)将酸化石墨与碳化硅晶须混合物在真空烘箱中减压膨化，膨化温度为1000℃，膨化30秒后，形成均匀的石墨蠕虫/碳化硅晶须混合物。
(3)将聚甲基丙烯酸甲酯溶于N,N二甲基甲酰胺中，形成固相含量为10wt.％的溶液，取20ml溶液喷淋于石墨蠕虫/碳纳米纤维混合物表面。
(4)将步骤(3)所得混合物在1.0MPa，50℃的条件下导热保压15分钟成型。
对比例1
将10g粒径为80目的酸化石墨在真空烘箱中减压膨化，膨化温度为1000℃，膨化30秒后，得到膨胀石墨。
实验例1
分别对比例1的石墨蠕虫，以及实施例1-10所制备的复合材料进行性能测试，结果如下表2所示：
表2不同多孔石墨材料性能测试结果
由如上表2数据对比可知，相较于传统的多孔石墨而言，由本发明方法所制备的纳米材料增强的多孔石墨不仅能够保留石墨原有的高导热、低密度的特性，还能够提高其抗弯强度，提高其应用价值。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。
Claims (12)
1.一种纳米材料原位增强多孔石墨材料，其特征在于，包括多孔石墨，以及纳米材料和聚合物材料；
其中，所述纳米材料分布于所述多孔石墨的内部和表面，并通过聚合物材料粘附于多孔石墨的表面；
其中，所述纳米材料原位增强多孔石墨材料通过将酸化石墨与纳米材料混合后进行膨化，然后在所得混合物上喷淋含有聚合物和任选的助剂的液体物料，固化成型后制得；
所述纳米材料包括：纳米颗粒，纳米管，纳米纤维，以及纳米晶须中的一种或几种；
所述纳米材料包括：碳纳米材料，以及碳化硅纳米材料中的一种或几种；
所述聚合物包括热固性树脂；
所述纳米材料和聚合物材料的总质量为纳米材料原位增强多孔石墨材料质量的10-20%；
所述助剂包括固化剂。
2.根据权利要求1所述的纳米材料原位增强多孔石墨材料，其特征在于，所述热固性树脂包括：环氧树脂，聚甲基丙烯酸树脂，以及有机硅树脂中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的纳米材料原位增强多孔石墨材料，其特征在于，所述纳米材料原位增强多孔石墨材料的体积密度为0.1～0.5 g/cm3，热导率为8～60W/mK，抗弯强度为4-7Mpa。
4.权利要求1-3任一项所述的纳米材料原位增强多孔石墨材料的制备方法，其特征在于，包括：
将酸化石墨与纳米材料混合后进行膨化，然后在所得混合物上喷淋含有聚合物和任选的助剂的液体物料，固化成型后，得到纳米材料原位增强多孔石墨材料。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述纳米材料包括：纳米颗粒，纳米管，以及纳米晶须中的一种或几种。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述纳米材料包括：碳纳米材料，以及碳化硅纳米材料中的一种或几种。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述聚合物包括热固性树脂。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述热固性树脂包括：环氧树脂，聚甲基丙烯酸树脂，以及有机硅树脂中的一种或几种。
9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述固化成型包括：在压力为0.5-2MPa，温度为40-90℃条件下，进行固化成型。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，固化成型的时间为5-30min。
11.权利要求1-3中任一项所述的纳米材料原位增强多孔石墨材料在导热材料中的应用。
12.包含权利要求1-3中任一项所述的纳米材料原位增强多孔石墨材料的导热材料。
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