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炭炭复合材料化学气相沉积工艺进展
炭炭复合材料（C-C复合材料）是由炭素材料构成的一种复合材料，它具有高强度、高温等特点，在航空航天、汽车航运等领域得到了广泛应用。化学气相沉积（CVD）是一种常用的方法，用于制备C-C复合材料。本文就C-C复合材料化学气相沉积工艺的进展进行综述。
一、CVD工艺的基本原理和流程
CVD是一种通过在超高真空下，气态原料分解沉积在固体表面上形成固态反应生成物的方法。其基本反应可以表示为：
A(gas)→A*(adsorbed)→AB(solid)
该反应包含两个关键步骤，第一步是气态原料与固体的物理吸附作用，即A气体吸附到A*表面，第二步是A原料分子在A*表面上发生氧化还原反应，并形成固态产物AB。CVD反应需要一定的热量，这常常通过使底部的固体处于高温加热，使反应的起始温度降低。
CVD工艺可以分为以下几个步骤：
1.原料气体供应：通常由惰性气体或氧气稀释而成，以控制反应的速率和沉积量。
2.气体加热：将混合气体加热至一定温度，以增加分子的活性。
3.沉积：将混合气体引向反应室，使其在有机金属化合物、自由基、有机气体或其他沉积前体和固体表面上发生化学反应，沉积成固态材料。
4.冷却：将固态材料从反应室中取出，并用低速冷却，使它冷却到室温。
以上是CVD的主要步骤，因不同应用和不同容器材料，具体反应型也有所不同。
二、C-C复合材料的制备方法
C-C复合材料的制备方法通常是三维（3D)CVD工艺和二维（2D)CVD工艺。目前，3DCVD工艺主要应用于制备高性能纤维增强复合材料或形状复杂结构的C-C复合材料，2DCVD工艺则主要应用于梳状C-C复合材料（布尔基材料）制备。
（一）3DCVD工艺
首先，将各种有机前体化合物，如苯，丙烯腈，丙烯酰氯等在石墨型炭素的表面进行吸附，生成气态中间体。接着，气态中间体遇到另一个有机前体，经过气相反应和表面反应形成沉积物。最后，用温和的氮气等惰性气体吹掉表面未反应的有机前体，使沉积物稳定。这种方法的特点在于沉积物可沿炭素纤维表面均匀分布，形成高度复杂的结构，且获得了良好的强化效果。
（二）2DCVD工艺
梳状C-C复合材料，是一种由疏松的碳毡材料沿特定方向上偏移而成的复合材料，具有优异的导热性和导电性。2DCVD工艺制备梳状C-C复合材料具有较高的反应速率、低的反应温度和容易操作等优点。通常用丙烯氰、丙烯酰氯等碳源物和氨作为沉积源气体，经过加热和反应沉积在棉垫上，从而形成梳状复合材料。
三、CVD工艺的优势
W.M.Gupta等针对CVD工艺与其它生长技术进行了比较，得出CVD具有一些显著的优点：
1.可以通过调整至一定范围内的温度和气压等反应参数，来控制实际生长速率和沉积产物的表面质量。
2.适用于制备微米到几十毫米几乎任何尺寸的材料，在几毫米以下规模的纳米尺寸沉积有更广泛的应用。
3.可以在相对较温和的反应条件下生长出高质量表面的薄膜和纳米线（纳米颗粒）等材料。
4.可实现半导体器件上具有尖锐的几何形状且表面平整的沉积和生长。
5.相比于传统的沉积方法，CVD技术是由于较为普遍，反应条件变量较多，对反应物的适应性更高，因此CVD工艺可扩展性更大。
四、结论
C-C复合材料是一种广泛应用于各种高技术领域的高科技材料，其物理属性有许多优点。化学气相沉积法是制备C-C复合材料的一种优秀方法，其最大优势在于可以控制材料的生长速率和产物质量。未来CVD工艺在C-C复合材料中的应用将得到更进一步的拓展和应用。