一种碳纤维原位生成纳米银增强受电弓碳滑板的制备方法

1.本发明涉及受电弓滑板制作技术领域，具体而言，涉及一种碳纤维原位生成纳米银增强受电弓碳滑板的制备方法。


背景技术：

2.受电弓滑板是高速列车能量传输的承载界面，其综合性能直接决定了列车的能量供给和运行安全。随着列车运行速度的提升，弓网系统振动冲击加剧，受电弓滑板与接触线接触界面电弧多发，造成滑板被严重烧蚀，出现开裂、掉块等现象，严重威胁到列车的能量供给与行车安全。现有的纯金属滑板润滑性能差，对接触线损伤严重；纯碳滑板冲击强度差，使用寿命短；粉末冶金滑板含油量低，载流情况下与接触线摩擦过程中润滑膜易失效，造成严重磨损，均难以满足列车高速、重载的需求，因此，急需开发综合性能优异的受电弓滑板匹配未来的电气化列车，保证列车运行的安全性和可靠性。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种碳纤维原位生成纳米银增强受电弓碳滑板的制备方法，以改善上述问题。为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：本技术提供了一种碳纤维原位生成纳米银增强受电弓碳滑板的制备方法，包括：真空条件下，将清洗后的碳纤维置于等离子发生器中的绝缘板上，启动射频电源使等离子体发生器装置产生等离子体；配置硝酸银溶液，使用气溶胶发生器将硝酸银溶液转化为气溶胶；将气溶胶喷入离子体发生器装置中的等离子体中，形成负载银纳米颗粒的碳纤维；将碳粉、沥青和负载银纳米颗粒的碳纤维超声分散后混捏，再依次进行热轧、破碎和冲压处理后形成生坯；对生胚进行焙烧后粘合在弓形支撑框架上，得到负载银纳米颗粒的碳纤维增强碳基受电弓滑板。
4.进一步地，真空条件的制作过程包括：向真空气氛仓通入氩气的同时对真空气氛仓进行抽气，以对真空气氛仓进行清洗，清洗的时间范围为1~15min；将等离子发生器放入清洗后的真空气氛仓内。
5.进一步地，氩气的流通速度不小于4000标准立方厘米/分钟，抽气的速度不小于4000标准立方厘米/分钟。
6.进一步地，碳纤维的清洗步骤包括：将碳纤维置于有机溶剂中洗涤15～35h后，再置于60～80℃的真空环境下烘干。
7.进一步地，配置硝酸银溶液包括以下步骤：称取硝酸银固体倒入烧杯中，在烧杯中加入去离子水用玻璃棒搅拌使硝酸银固体
溶解形成溶液；待溶液冷却后，将溶液沿玻璃棒注入容量瓶中；使用去离子水清洗烧杯与玻璃棒，并将清洗后的去离子水倒入容量瓶中完全混合后得到硝酸银标准溶液；在黑暗环境下，将硝酸银标准溶液溶于乙二醇和去离子水的混合液中，再将混合液置于超声波清洗机中，进行超声波混匀后得到硝酸银溶液。
8.进一步地，所述混合液中的乙二醇和去离子水的比例为8:1，且超声波对混合液的处理时间为1~10min。
9.进一步地，将气溶胶喷入离子体发生器装置中的等离子体中，所述离子体发生器装置中包括介质阻挡放电机构，包括：将气溶胶发生器的雾化胶嘴置于介质阻挡放电机构中的两片石英玻璃板侧边间隙中，使气溶胶发生器产生的气溶胶通过雾化胶嘴直接进入两片石英玻璃板中间与等离子体产生反应，反应时间为1～10min，其中，气溶胶发生器产生的气溶胶直径不大于3微米。
10.进一步地，所述等离子体的电源峰值为电压1～20k v，频率1~10k hz，放电功率为50～200w。
11.进一步地，将碳粉、沥青和负载银纳米颗粒的碳纤维超声分散后混捏，再依次进行热轧、破碎和冲压处理后形成生坯，包括：在100-450℃温度下，将碳粉、沥青和负载银纳米颗粒的碳纤维混捏20-50min；在750~950℃的温度下，将混捏后的碳粉、沥青和负载银纳米颗粒的碳纤维进行热轧1~3次，得到的热轧片；将热轧片进行破碎和冲压后得到生坯。
12.进一步地，对生胚进行焙烧后粘合在弓形支撑框架上，得到负载银纳米颗粒的碳纤维增强碳基受电弓滑板，包括：在常压下等速升温至150℃~200℃，并恒温对生胚进行焙烧；加压后继续等速升温至600℃~800℃，并继续恒温对生胚进行焙烧；卸压至常压后，再次等速升温1250℃~1500℃，继续恒温对生胚进行焙烧后粘合在弓形支撑框架上，得到负载银纳米颗粒的碳纤维增强碳基受电弓滑板。
13.本发明的有益效果为：1、本发明采用超声波雾化法制备硝酸银气溶胶，再以等离子体处理气溶胶可以在3~5min内原位生成分布均匀的银纳米颗粒，该方式不需要额外的还原剂、稳定剂、温度要求辅助硝酸银还原，且反应迅速、处理方法柔和、无污染、制备简单以及易工业化生产。
14.2、碳纤维上负载的银纳米颗粒比表面积大，在碳纤维与基体接触时可以提供更多作用位点，提高两者间机械互锁；其次，纳米颗粒可以增强碳纤维的润湿性能和抗拉伸强度，促进纤维与基体的界面结合，使得复合材料遭受强外载荷时，不易发生界面脱粘，力学性能得到有效提升。
15.3、银是导电率、导热率最大的金属，在滑板内部大量均匀分散，形成了连续的电、热传导途径，并有效地将基体与纤维连接在一起，形成更广泛的连续导电通路网络，降低复合材料的接触电阻，从而获得更高的导电、导热系数，从而有效地提升了滑板性能，达到延长滑板寿命的目的。
16.本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
18.图1为一种碳纤维原位生成纳米银增强受电弓碳滑板的制备工艺流程图。
具体实施方式
19.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
20.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
21.实施例1：如图1所示，本实施例提供了一种碳纤维原位生成纳米银增强受电弓碳滑板的制备方法，包括以下步骤：s01.清洗真空气氛仓：清洗向真空气氛仓通入氩气的同时对真空气氛仓进行抽气，以对真空气氛仓进行清洗，清洗的时间范围为1~15min；具体的，利用工作气体发生器向真空气氛仓通入氩气，同时用真空泵从真空气氛仓抽气，通过工作气体发生器以及真空抽气泵上装备的质量流量计观测氩气流通速度，调节氩气流通速度大于等于4000标准立方厘米/分钟（sccm），抽气速度大于等于4000标准立方厘米/分钟（sccm）。
22.s02.清洗碳纤维：将碳纤维置于有机溶剂中洗涤15～35h后，再置于60～80℃的真空环境下烘干。
23.基于以上实施例，本方法还包括：s1.真空条件下，将清洗后的碳纤维置于等离子发生器中的绝缘板上，启动射频电源使等离子体发生器装置产生等离子体；具体的，将等离子发生器放入清洗后的真空气氛仓内，再将清洗后的碳纤维置于等离子发生器中介质阻挡放电电极之间的绝缘板上，所述等离子体的电源峰值为电压1～20k v，频率1~10k hz，放电功率为50～200w；
基于以上实施例，本方法还包括：s2.配置硝酸银溶液，使用气溶胶发生器将硝酸银溶液转化为气溶胶，其中，气溶胶发生器产生的气溶胶直径不大于3微米；具体的，所述步骤s2包括：s21.称取硝酸银固体倒入烧杯中，在烧杯中加入去离子水用玻璃棒搅拌使硝酸银固体溶解形成溶液；s22.待溶液冷却后，将溶液沿玻璃棒注入容量瓶中；s23.使用去离子水清洗烧杯与玻璃棒，并将清洗后的去离子水倒入容量瓶中完全混合后得到硝酸银标准溶液；s24.在黑暗环境下，将硝酸银标准溶液溶于乙二醇和去离子水的混合液中，再将混合液置于超声波清洗机中，进行超声波混匀后得到硝酸银溶液，且超声波对混合液的处理时间为1~10min；本实施例中，溶剂的蒸汽压与蒸发速率有关，低蒸气压的溶剂在原位沉积银纳米颗粒过程中有利于agno3以ag
+
和no3的形式溶剂化以及ag
+
在气溶胶中的扩散，因此配置的溶剂中选择加入乙二醇。同时，在等离子体暴露过程中，溶剂停留的时间越长，气溶胶保持微米液滴状态的时间越长，有利于维持与转化相关的反应；乙二醇相较于去离子水具有较低饱和蒸气压和更高的粘度，有助于硝酸银气溶胶在等离子体中停留更长时间，促进ag
+
向ag的转化，其次乙二醇存在情况下气溶胶与cf润湿性更佳；配置溶液时液体会残留在玻璃棒和小烧杯上，导致硝酸银含量低于预期，因此将清洗后的液体倒入配置液体中以减少硝酸银的损失。
24.本实施例中，所述混合液中的乙二醇和去离子水的比例为8:1，使得溶液的粘度与表面张力满足气溶胶发生器产生均匀大小的微米气溶胶，再通过喷嘴流出。
25.本实施例中，均匀混合溶液产生的气溶胶颗粒中ag
+
浓度更加接近，在随后的等离子体处理以及沉积中可以更加分散、均匀，在黑暗环境下操作尽可能减少了硝酸银的自然分解。
26.基于以上实施例，本方法还包括：s3.将气溶胶喷入离子体发生器装置中的等离子体中，形成负载银纳米颗粒的碳纤维，具体的，将气溶胶喷入离子体发生器装置中，银离子被等离子体还原为银单质，在碳纤维表面经过ostwald熟化生长为粒径10~60nm的纳米颗粒，形成负载银纳米颗粒的碳纤维；具体的，将气溶胶发生器的雾化胶嘴置于介质阻挡放电机构中的两片石英玻璃板侧边间隙中，使气溶胶发生器产生的气溶胶通过雾化胶嘴直接进入两片石英玻璃板中间与等离子体产生反应，反应时间为1～10min；本实施例中，相较于在整个真空气氛仓中充满硝酸盐气溶胶，雾化气溶胶直接喷入等离子体减小了气溶胶与等离子体的间距，且气溶胶流通方向有限，促使气溶胶进一步横穿放电区域，在等离子体中停留更长时间。
27.基于以上实施例，本方法还包括：s4.将超细碳粉、沥青和负载银纳米颗粒的碳纤维超声分散后混捏，再依次进行热轧、破碎和冲压处理后形成生坯；
具体的，所述步骤s4包括：s41.在100-450℃温度下，将碳粉、沥青和负载银纳米颗粒的碳纤维混捏20-50min；s42.在750~950℃的温度下，将混捏后的碳粉、沥青和负载银纳米颗粒的碳纤维进行热轧1~3次，得到的热轧片；s43.将热轧片进行破碎，在压力为300kg /cm2，材料温度为150℃的条件下冲压3h后得到生坯。
28.基于以上实施例，本方法还包括：s5.对生胚进行焙烧后粘合在弓形支撑框架上，得到负载银纳米颗粒的碳纤维增强碳基受电弓滑板；具体的，所述步骤s5包括：s51.在常压下以5℃/h等速升温至200℃，以200℃恒温对生胚进行焙烧35min；s52.加压至5mpa并以20℃/h等速升温至800℃，以800℃恒温对生胚进行焙烧35min；s53.卸压至常压后，以20℃/h等速升温至1500℃，以1500℃恒温继续对生胚进行焙烧35min后粘合在弓形支撑框架上，得到负载银纳米颗粒的碳纤维增强碳基受电弓滑板。
29.本实施例通过在滑板材料中加入银，可以增强滑板的电学和热学性能；纳米颗粒不仅表现出较高的反应活性，更低的点火温度、经历更快和更完全氧化的能力，与微米大小的颗粒相比，导致增强的热释放，有利于进一步提升复合材料的热学性能，还具有大比表面积、高刚性。大比表面积可以增加纤维（cf）与碳基体机械啮合的物理位点，从而增加碳纤维—碳基体界面结合强度，高刚性可以有效地分散外部应力，提高复合材料的抗冲击性能。
30.其次，由于介质阻挡放电产生的等离子体十分均匀，使得银纳米颗粒（agnps）分散地原位沉积分散在纤维表面，且颗粒大小相当均匀，可以有效地填充纤维表面裂纹与缺陷，增大裂纹尖端半径，避免应力集中，其次可以加快复合材料中界面载荷的传递速度/扩散速率，增强复合材料的界面结合强度，与此同时，银纳米颗粒改善了纤维表面的润湿性，达到碳纤维与碳基体界面良好结合的目的；而纤维与银纳米颗粒的结合有助于应力从弱基体转移到强纤维，增强复合材料的力学性能；添加的超细碳粉可以有效提高滑板的机械性能、摩擦性能、导电性能和润滑性能；沥青作为粘结剂使超细碳粉有效地包覆在负载银纳米颗粒的碳纤维表面，有利于两者与基体间的机械啮合，同时使得纤维与基体之间的界面非单一化，从而增强界面结合力；最后，将混合材料进行超声分散，使其具有更大的接触面积，从而充分接触、反应效果更佳，混捏后使沥青有效地将碳纤维与碳粉结合，再经热轧、破碎，然后焙烧，制得性能优异的负载银纳米颗粒的碳纤维增强碳基受电弓滑板，达到提高受电弓滑板的导热率、导电率、机械强度、润湿性和耐摩擦磨损性等技术指标的目的。
31.实施例2：1）清洗真空气氛仓：利用工作气体发生器向真空气氛仓通入氩气，同时用真空泵从真空气氛仓抽气，通过工作气体发生器以及真空抽气泵上装备的质量流量计观测氩气流通速度，调节氩气流通速度大于等于4000标准立方厘米/分钟（sccm），抽气速度大于等于4000标准立方厘米/分钟（sccm），清洗5min。
32.2）清洗碳纤维：将碳纤维置于无水乙醇中洗涤20h后，再置于66℃的真空环境下烘干。
33.3）在精密天平上称量硝酸银固体5.1g，倒入小烧杯中，小烧杯中加入少量去离子水，用玻璃棒搅拌2min使其溶解，形成溶液；待溶液冷却后，将溶液沿玻璃棒注入25ml容量瓶中；4）使用去离子水清洗烧杯与玻璃棒，并将清洗后的去离子水倒入容量瓶中，重复清洗两次，然后定容至刻度线1cm处改用胶头滴管滴到与液面平直，盖上瓶塞，上下颠倒、摇匀，制得20ml，摩尔浓度为1.5的硝酸银标准溶液；5）在黑暗环境下，取配置的硝酸银标准溶液3ml，将硝酸银标准溶液溶于16ml乙二醇和2ml去离子水组成的混合液中，再将混合液置于超声波清洗机中，进行超声波混匀后得到硝酸银溶液，且超声波对混合液的处理时间为5min；6）将等离子发生器放入清洗后的真空气氛仓内，再将清洗后的碳纤维置于等离子发生器中介质阻挡放电电极之间的绝缘板上。
34.7）使用气溶胶发生器将硝酸银溶液转化为气溶胶，将气溶胶喷入离子体发生器装置中的等离子体中并持续3min，形成负载银纳米颗粒的碳纤维，其中所述等离子体电源峰峰值为电压10k v，频率4k hz，放电功率为80w；8）将超细碳粉、沥青和负载银纳米颗粒的碳纤维超声分散后，在150℃温度下混捏30min；在750℃的温度下，将混捏后的碳粉、沥青和负载银纳米颗粒的碳纤维进行热轧2次，得到的热轧片；9）将热轧片进行破碎，在压力为300kg /cm2，材料温度为150℃的条件下冲压3h后得到生坯。
35.10）在常压下以2℃/h等速升温至150℃，以150℃恒温对生胚进行焙烧20min；加压至2mpa并以5℃/h等速升温至450℃，以450℃恒温对生胚进行焙烧20min；卸压至常压后，以10℃/h等速升温至1000℃，以1000℃恒温继续对生胚进行焙烧25min后粘合在弓形支撑框架上，得到负载银纳米颗粒的碳纤维增强碳基受电弓滑板。
36.实施例3：1）清洗真空气氛仓：利用工作气体发生器向真空气氛仓通入氩气，同时用真空泵从真空气氛仓抽气，通过工作气体发生器以及真空抽气泵上装备的质量流量计观测氩气流通速度，调节氩气流通速度大于等于4000标准立方厘米/分钟（sccm），抽气速度大于等于4000标准立方厘米/分钟（sccm），清洗8min。
37.2）清洗碳纤维：将碳纤维置于无水乙醇中洗涤26h后，再置于76℃的真空环境下烘干。
38.3）在精密天平上称量硝酸银固体5.1g，倒入小烧杯中，小烧杯中加入少量去离子水，用玻璃棒搅拌2min使其溶解，形成溶液；待溶液冷却后，将溶液沿玻璃棒注入25ml容量瓶中；4）使用去离子水清洗烧杯与玻璃棒，并将清洗后的去离子水倒入容量瓶中，重复清洗两次，然后定容至刻度线1cm处改用胶头滴管滴到与液面平直，盖上瓶塞，上下颠倒、摇匀，制得20ml硝酸银标准溶液；5）在黑暗环境下，取配置的硝酸银标准溶液3ml，将硝酸银标准溶液溶于16ml乙二
醇和2ml去离子水组成的混合液中，再将混合液置于超声波清洗机中，进行超声波混匀后得到硝酸银溶液，且超声波对混合液的处理时间为8min；6）将等离子发生器放入清洗后的真空气氛仓内，再将清洗后的碳纤维置于等离子发生器中介质阻挡放电电极之间的绝缘板上。
39.7）使用气溶胶发生器将硝酸银溶液转化为气溶胶，将气溶胶喷入离子体发生器装置中的等离子体中并持续4min，形成负载银纳米颗粒的碳纤维，其中所述等离子体电源峰峰值为电压15k v，频率6k hz，放电功率为140w；8）将超细碳粉、沥青和负载银纳米颗粒的碳纤维超声分散后，在350℃温度下混捏35min；在850℃的温度下，将混捏后的碳粉、沥青和负载银纳米颗粒的碳纤维进行热轧3次，得到的热轧片；9）将热轧片进行破碎，在压力为300kg /cm2，材料温度为150℃的条件下冲压3h后得到生坯。
40.10）在常压下以3℃/h等速升温至150℃，以150℃恒温对生胚进行焙烧25min；加压至4mpa并以15℃/h等速升温至600℃，以600℃恒温对生胚进行焙烧25min；卸压至常压后，以15℃/h等速升温至1250℃，以1250℃恒温继续对生胚进行焙烧25min后粘合在弓形支撑框架上，得到负载银纳米颗粒的碳纤维增强碳基受电弓滑板。
41.实施例4：1）清洗真空气氛仓：利用工作气体发生器向真空气氛仓通入氩气，同时用真空泵从真空气氛仓抽气，通过工作气体发生器以及真空抽气泵上装备的质量流量计观测氩气流通速度，调节氩气流通速度大于等于4000标准立方厘米/分钟（sccm），抽气速度大于等于4000标准立方厘米/分钟（sccm），清洗15min。
42.2）清洗碳纤维：将碳纤维置于无水乙醇中洗涤30h后，再置于75℃的真空环境下烘干。
43.3）在精密天平上称量硝酸银固体5.1g，倒入小烧杯中，小烧杯中加入少量去离子水，用玻璃棒搅拌2min使其溶解，形成溶液；待溶液冷却后，将溶液沿玻璃棒注入25ml容量瓶中；4）使用去离子水清洗烧杯与玻璃棒，并将清洗后的去离子水倒入容量瓶中，重复清洗两次，然后定容至刻度线1cm处改用胶头滴管滴到与液面平直，盖上瓶塞，上下颠倒、摇匀，制得20ml硝酸银标准溶液；5）在黑暗环境下，取配置的硝酸银标准溶液3ml，将硝酸银标准溶液溶于16ml乙二醇和2ml去离子水组成的混合液中，再将混合液置于超声波清洗机中，进行超声波混匀后得到硝酸银溶液，且超声波对混合液的处理时间为10min；6）将等离子发生器放入清洗后的真空气氛仓内，再将清洗后的碳纤维置于等离子发生器中介质阻挡放电电极之间的绝缘板上。
44.7）使用气溶胶发生器将硝酸银溶液转化为气溶胶，将气溶胶喷入离子体发生器装置中的等离子体中并持续8min，形成负载银纳米颗粒的碳纤维，其中所述等离子体电源峰峰值为电压17k v，频率9k hz，放电功率为200w；8）将超细碳粉、沥青和负载银纳米颗粒的碳纤维超声分散后，在450℃温度下混捏25min；在950℃的温度下，将混捏后的碳粉、沥青和负载银纳米颗粒的碳纤维进行热轧3次，
得到的热轧片；9）将热轧片进行破碎，在压力为300kg /cm2，材料温度为150℃的条件下冲压2h后得到生坯。
45.10）在常压下以5℃/h等速升温至200℃，以200℃恒温对生胚进行焙烧35min；加压至5mpa并以20℃/h等速升温至800℃，以800℃恒温对生胚进行焙烧35min；卸压至常压后，以20℃/h等速升温至1500℃，以1500℃恒温继续对生胚进行焙烧35min后粘合在弓形支撑框架上，得到负载银纳米颗粒的碳纤维增强碳基受电弓滑板。
46.实施例5：本实施例中，将实施2、实施例3、实施例4以及现有技术所制作的受电弓滑板性作为对照例进行性能测试，得到表1。
47.表1
48.从表1中可以看出，采用本技术提供的方法所制得银纳米颗粒的碳纤维增强受电弓滑板与对照例的方法相比，改进后的的受电弓滑板综合性能都得到增强，其中导电、抗折、抗冲击能力明显提升，满足未来电气化列车高速、重载的发展需要。
49.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
50.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种碳纤维原位生成纳米银增强受电弓碳滑板的制备方法，其特征在于，包括：真空条件下，将清洗后的碳纤维置于等离子发生器中的绝缘板上，启动射频电源使等离子体发生器装置产生等离子体；配置硝酸银溶液，使用气溶胶发生器将硝酸银溶液转化为气溶胶；将气溶胶喷入离子体发生器装置中的等离子体中，形成负载银纳米颗粒的碳纤维；将碳粉、沥青和负载银纳米颗粒的碳纤维超声分散后混捏，再依次进行热轧、破碎和冲压处理后形成生坯；对生胚进行焙烧后粘合在弓形支撑框架上，得到负载银纳米颗粒的碳纤维增强碳基受电弓滑板。2.根据权利要求1所述的碳纤维原位生成纳米银增强受电弓碳滑板的制备方法，其特征在于，真空条件的制作过程包括：向真空气氛仓通入氩气的同时对真空气氛仓进行抽气，以对真空气氛仓进行清洗，清洗的时间范围为1~15min；将等离子发生器放入清洗后的真空气氛仓内。3.根据权利要求2所述的碳纤维原位生成纳米银增强受电弓碳滑板的制备方法，其特征在于，氩气的流通速度不小于4000标准立方厘米/分钟，抽气的速度不小于4000标准立方厘米/分钟。4.根据权利要求1所述的碳纤维原位生成纳米银增强受电弓碳滑板的制备方法，其特征在于，碳纤维的清洗步骤包括：将碳纤维置于有机溶剂中洗涤15～35h后，再置于60～80℃的真空环境下烘干。5.根据权利要求1所述的碳纤维原位生成纳米银增强受电弓碳滑板的制备方法，其特征在于，配置硝酸银溶液包括以下步骤：称取硝酸银固体倒入烧杯中，在烧杯中加入去离子水用玻璃棒搅拌使硝酸银固体溶解形成溶液；待溶液冷却后，将溶液沿玻璃棒注入容量瓶中；使用去离子水清洗烧杯与玻璃棒，并将清洗后的去离子水倒入容量瓶中完全混合后得到硝酸银标准溶液；在黑暗环境下，将硝酸银标准溶液溶于乙二醇和去离子水的混合液中，再将混合液置于超声波清洗机中，进行超声波混匀后得到硝酸银溶液。6.根据权利要求5所述的碳纤维原位生成纳米银增强受电弓碳滑板的制备方法，其特征在于，所述混合液中的乙二醇和去离子水的比例为8:1，且超声波对混合液的处理时间为1~10min。7.根据权利要求1所述的碳纤维原位生成纳米银增强受电弓碳滑板的制备方法，其特征在于，将气溶胶喷入离子体发生器装置中的等离子体中，所述离子体发生器装置中包括介质阻挡放电机构，包括：将气溶胶发生器的雾化胶嘴置于介质阻挡放电机构中的两片石英玻璃板侧边间隙中，使气溶胶发生器产生的气溶胶通过雾化胶嘴直接进入两片石英玻璃板中间与等离子体产生反应，反应时间为1～10min，其中，气溶胶发生器产生的气溶胶直径不大于3微米。8.根据权利要求1所述的碳纤维原位生成纳米银增强受电弓碳滑板的制备方法，其特
征在于，所述等离子体的电源峰值为电压1～20k v，频率1~10k hz，放电功率为50～200w。9.根据权利要求1所述的碳纤维原位生成纳米银增强受电弓碳滑板的制备方法，其特征在于，将碳粉、沥青和负载银纳米颗粒的碳纤维超声分散后混捏，再依次进行热轧、破碎和冲压处理后形成生坯，包括：在100-450℃温度下，将碳粉、沥青和负载银纳米颗粒的碳纤维混捏20-50min；在750~950℃的温度下，将混捏后的碳粉、沥青和负载银纳米颗粒的碳纤维进行热轧1~3次，得到的热轧片；将热轧片进行破碎和冲压后得到生坯。10.根据权利要求1所述的碳纤维原位生成纳米银增强受电弓碳滑板的制备方法，其特征在于，对生胚进行焙烧后粘合在弓形支撑框架上，得到负载银纳米颗粒的碳纤维增强碳基受电弓滑板，包括：在常压下等速升温至150℃~200℃，并恒温对生胚进行焙烧；加压后继续等速升温至600℃~800℃，并继续恒温对生胚进行焙烧；卸压至常压后，再次等速升温1250℃~1500℃，继续恒温对生胚进行焙烧后粘合在弓形支撑框架上，得到负载银纳米颗粒的碳纤维增强碳基受电弓滑板。

技术总结
本发明提供了一种碳纤维原位生成纳米银增强受电弓碳滑板的制备方法，涉及受电弓滑板制作技术领域，在真空条件下，将清洗后的碳纤维置于等离子发生器中的绝缘板上，启动射频电源使等离子体发生器装置产生等离子体；配置硝酸银溶液，使用气溶胶发生器将硝酸银溶液转化为气溶胶；将气溶胶喷入离子体发生器装置中的等离子体中，形成负载银纳米颗粒的碳纤维；将碳粉、沥青和负载银纳米颗粒的碳纤维超声分散后混捏，依次进行热轧、破碎和冲压处理后形成生坯；对生胚进行焙烧后粘合在弓形支撑框架上，得到负载银纳米颗粒的碳纤维增强碳基受电弓滑板，本发明提供了一种综合性能优异的受电弓滑板以匹配未来的电气化列车，保证列车运行的安全性和可靠性。的安全性和可靠性。的安全性和可靠性。


技术研发人员：吴广宁 伍瑶 张雨晗 杨泽锋 魏文赋 黄桂灶 李杰 陈仕杰 高国强
受保护的技术使用者：西南交通大学
技术研发日：2023.07.05
技术公布日：2023/8/6