炭/炭复合材料新型热梯度制备工艺

对传统的热梯度化学气相渗透工艺进行了改进.把高热导率(55W/(m·℃))的48k炭纤维束穿入针刺炭毡预制体中心.利用炭纤维束和炭毡预制体热导率(0.15W/(m·℃))的差异,在预制体内部产生热梯度.在900℃～1200℃下,天然气首先在预制体中心的48k炭纤维处热解,致密化沿径向由中心向外部推进,67 h后材料的密度达1.778 g/cm3.研究了炉内输入电压、电阻、致密化时间、沉积层位置等工艺参数对材料性能的影响.通过偏光显微镜和扫描电子显微镜研究了基体热解碳的微观结构,并对炭纤维体积含量为10%的炭/炭试样进行了烧蚀性能测试.     

三维高导热炭/炭复合材料的制备、结构及性能（英文）

采用连续沥青基炭纤维与商业PAN基炭纤维的混编制备了三维炭/炭复合材料预制体,通过多次化学气相渗透(CVI)、液压浸渍(LPI)工艺对其进行增密处理和一系列的炭化和石墨化处理获得高导热三维炭/炭复合材料。在此典型结构中,沥青基炭纤维沿x,y方向水平正交排布,而商业PAN基炭纤维沿z方向双向贯通排布。研究了炭/炭复合材料的显微结构以及炭纤维和热解炭对炭/炭复合材料热导率和力学性能的相对贡献。CVI热解炭具有高结晶度并且沿纤维轴高度择优取向。通过3CVI和3CVI+4LPI工艺制备的炭/炭复合材料的密度分别达到了1.58和1.84 g/cm3。所制备的炭/炭复合材料沿x,y方向分别具有115.9 W/m·K (3CVI)和234.7 W/m·K (3CVI+4LPI)的高热导率,沿z方向的热导率分别只有18.6(3CVI)和41.5 W/m·K (3CVI+4LPI)。热扩散和热导率主要依赖于炭/炭复合材料中的连续性沥青基炭纤维。通过PAN基炭纤维的引入和后续增密过程,三维炭/炭复合材料的力学性能相对于一维炭/炭复合材料和二维炭/炭复合材料显著提高。     

碳纳米管阵列/热解炭复合材料的制备和表征（英文）

以甲烷为碳源,通过化学气相沉积和化学蒸汽渗透两步法将热解炭填充至碳纳米管阵列间的空隙而制备出碳纳米管阵列/热解炭复合材料。采用扫描电镜和拉曼光谱仪对样品的结构进行表征。结果表明,碳纳米管被热解炭填充和覆盖形成均相的复合膜,其密度增加4倍,同时热解炭已石墨化。     

新型炭材料（英文）

<正>2017 SCI Impact Factor 1.171 The English electronic version of the article is published by Elsevier B.V.on ScienceDirect,http://www.sciencedirect.com/science/journal/18725805Online submission:http://xxtcl.sxicc.ac.cn/EN/volumn/home.shtml     

新型炭材料（英文）

正2015 SCl Impact Factor 0.993The English electronic version of the article is published by Elsevier B.V.on ScienceDirect,http://www.sciencedirect.com/science/journal/18725805Online submission:http://xxtcl.sxicc.ac.cn/EN/volumn/home.shtml     

炭基体种类对炭/炭复合材料内耗行为的影响（英文）

通过化学气相沉积(CVI)和化学气相沉积与先驱体转化结合(CVI+PIP)的方法,制备了三种不同炭基组织结构的炭/炭复合材料。三种基体分别是光滑层基体(SLC)、粗糙层基体(RLC)和混合双基体(DMC)(过度生长锥基体+呋喃树脂炭基体)。对这三种复合材料样品进行微观组织结构和动态力学性能表征。结果表明,内耗主要来源于炭基体缺陷的运动、纤维/基体界面的滑移和炭平面的滑移。复合材料的内耗对于温度和振幅变化非常敏感,但频率的变化对复合材料的的内耗影响不大。混合双基体具有最高的缺陷密度和最高的内耗,粗糙层基体具备较完美的炭平面和最低的内耗。炭基体的微观组织结构是影响内耗的关键因素,由于光滑层基体、粗糙层基体和混合双基体的微观结构的区别,导致在不同基体中出现了不同的内耗行为。在室温状态下,基体中缺陷和纤维/基体的界面的运动可能是影响内耗的主要因素,随着温度的升高,内耗的贡献可能主要来源于炭平面的滑移,而且我们还发现动态模量与缺陷密度存在一定关联。     

纳米铜@炭复合材料的绿色制备及抗菌性能（英文）

纳米铜具有高效、安全等特点成为无机抗菌材料领域的研究热点。以廉价易得的葡萄糖和氯化铜为原料,通过加热炭化、高温煅烧二步还原,成功制备纳米铜@炭基复合材料(Cu-NPs@C)。采用X-射线衍射、透射电镜和光电子能谱仪以及比表面积对复合材料中铜的价态、粒径和分散情况进行表征。结果表明,Cu-NPs@C中的纳米铜具有面心立方的晶体结构,颗粒为球型且均匀分散在炭片上,粒径范围在4～46 nm,复合材料的比表面积最大为418 m~2/g。抑菌圈法和肉汤稀释法测试表明,复合材Cu-NPs@C-5对大肠杆菌(E.coli),金黄色葡萄球菌(S.aureus)及绿脓杆菌(P.aeruginosa)均具有优异的抑菌杀菌作用。Cu-NPs@C复合材料的抗菌性能体现在碳基载体具有较强的吸附性能,而起杀菌作用的主要是纳米铜。此外,碳基载体可以有效抵抗纳米铜颗粒表面的氧化,Cu-NPs@C-5在60天干燥存放后仍有较强的抗菌效果。     

不同基体炭结构炭/炭复合材料的力学与导热性能（英文）

采用浸渍-炭化、等温及薄膜沸腾CVI法,分别以煤沥青、糠酮树脂、天然气和二甲苯为前驱体制备了密度为1.75～1.81 g/cm3的炭/炭(C/C)复合材料,对比研究了4种材料的力学与导热性能。结果表明,基体为天然气热解炭(Py C)时材料的弯曲和层间剪切强度较高,分别达到208.7和26.4 MPa,沥青炭为基体时弯曲(125.8 MPa)和层间剪切强度(20.1 MPa)较低。天然气和二甲苯Py C为基体的材料韧性较好。二甲苯Py C呈粗糙层结构,材料具有高的石墨化度、表观微晶尺寸及热导率,其平行和垂直方向的热导率分别达到148.2和75.4 W/(m·K),约为树脂炭基体材料的1.5倍。天然气Py C可作为高强度要求的材料基体,二甲苯Py C有利于提高材料导热与力学性能。     

乙醇热解制备炭/炭复合材料工艺探索及组织特征

以密度0.47g/cm³的碳毡为预制体,乙醇为前驱体,氮气为载气,在1125℃,压力为20kPa的条件下,用等温压力梯度化学气相渗透法,经114h致密化,制备出密度为1.67g/cm³的炭/炭复合材料.经测试,材料的弯曲强度为137MPa.偏光显微分析显示：该材料各区域沉积的基体热解碳组织结构均为高织构,其消光角为19.5°～20.5°,石墨化处理后测得热解碳的d₀₀₂为0.3362nm.断口扫描电子显微分析结果也进一步证实获得的热解碳组织为高织构.表明乙醇是一种极具潜力的制备炭/炭复合材料的前驱体.     

热梯度CVI工艺制备炭/炭复合材料管型件

热梯度化学气相沉积工艺中避免了等温沉积工艺中预制体表面孔隙过早堵塞的现象,适合制备轴对称的环形、管型件.利用热梯度化学气相沉积工艺制备了炭/炭复合材料管型制件,研究了材料的微观组织结构,测试了其力学性能以及热物理性能,实验结果表明所制备的炭/炭复合材料制件能够满足高温热结构材料的使用要求.     

炭/炭复合材料的制备方法

炭／炭复合材料的制备方法Ｕ．Ｓ．Ｐ５，０５７，２５４专利背景本专利是关于制备炭／炭复合材料的方法。炭／炭复合材料具有高强度，高模量等很多优异的性能，即使在高于１０００℃下也是这样，而且有低的热膨胀系数，可用做航空飞行器和制动器部件及加热炉材料。专利摘...     

三维互连炭材料/金属导热复合材料的研究进展（英文）

随着电子设备的产热不断攀升,在确保设备性能和寿命方面,高效散热已成为一个关键的技术问题,高的导热性通常取决于填料在复合材料中形成快速导热通道的能力。近年来,在复合材料中利用高导热性填料开发三维互连结构已成为一种很有前途的方法。与传统的均匀分布和定向排列相比,填料的三维互连结构显著提高了复合材料的热导率。本文综述了三维互连结构的炭材料增强金属基导热复合材料的研究进展,讨论了复合材料的导热机理和导热模型,分析了提高复合材料导热性能的关键因素。本文通过回顾这些独特的构建三维互连炭材料网络的形式及其对复合材料导热性能的影响,旨在为进一步开发高性能金属基导热复合材料提供参考。     

聚苯胺-炭微球复合材料的制备及其电化学性能（英文）

通过电化学沉积法制备得到聚苯胺/炭微球(PANI/CMS)复合电极材料,通过场发射扫描电子显微镜和红外光谱对PANI/CMS复合材料进行形貌和结构表征。并采用循环伏安、恒电流充放电、电化学阻抗谱及循环寿命测试等技术考察其电化学行为。结果表明:PANI均匀包覆于CMSs表面;在电流密度为1 A·g~(-1)时,复合材料的比电容达到206 F·g~(-1);PANI/CM S复合材料表现出优异的电化学稳定性。说明PANI/CMS复合材料有望作为电极材料用于超级电容器。     

MoS_2/石墨烯/泡沫炭复合材料的析氢性能（英文）

以包覆石墨烯的炭化三聚氰胺泡沫作为支撑,通过水热法在三维泡沫炭上原位生长二硫化钼(MoS_2)纳米片,合成出一系列的MoS_2/石墨烯/泡沫炭复合材料。经XRD和TEM表征,拥有三维网络结构的炭基骨架被厚度为15～20 nm的MoS_2纳米片均匀包裹。石墨烯包覆量对析氢性能影响很大,包覆浓度25 mg L~(-1)的R-CMMS-25析氢性能最佳,在10 m A cm~(-2)电流密度下过电位为163 m V,相应的塔菲尔斜率为76 m V dec-1,相比之前未包覆石墨烯的复合材料,析氢性能得到了很大提升。通过阻抗谱间接表征材料的电子迁移效率,可以看出RCMMS-25的阻抗值最低,这表明包覆适量还原氧化石墨烯能够加速电子迁移效率并进一步提升析氢性能。     

CLVI技术制备炭/炭复合材料

利用化学液气相沉积工艺以煤油为前驱体,采用密度为0.4g/cm3的针刺炭纤维毡为预制体,10h内制备了壁厚为40mm,密度沿径向均匀分布,密度达1.70g/cm3的炭/炭复合材料盘形件.同时还阐明了用于制备炭/炭复合材料的化学液气相沉积工艺原理及工艺过程,利用偏光显微镜观察所得材料的微观组织结构属光滑层结构的热解炭.     

热处理温度对二维高导热炭/炭复合材料结构及热导率的影响（英文）

以高导热沥青基炭纤维布为增强体,中间相沥青为黏结剂,采用热模压成型及液相浸渍裂解工艺增密,并经高温石墨化处理制备二维高导热炭/炭复合材料。利用X射线衍射仪和透射电子显微镜对经不同温度处理后的沥青基炭纤维及二维高导热炭/炭复合材料的结构和形貌变化进行表征,并考察石墨化处理温度对复合材料热导率的影响。结果表明,随着热处理温度的升高,纤维及复合材料内部石墨微晶尺寸增大、取向度变好,纤维与基体间界面结合紧密、裂纹减少,而基体碳层间裂纹则呈扩大趋势。此外,二维高导热炭/炭复合材料的热导率随热处理温度的升高而线性增加,经3 000℃处理后,材料热导率高达443 W/m·K。     

炭/炭复合材料CVI工艺研究进展

化学气相渗透(CVI)致密技术能够赋予炭/炭(C/C)复合材料更优异的综合性能,是制备高性能炭基及陶瓷基复合材料的主要技术手段。综述了C/C复合材料CVI工艺的研究进展,详细介绍了CVI工艺的沉积反应过程及热解炭(PyC)的生成机理,对PyC的微观结构和CVI工艺增密效率的影响因素进行了讨论,最后提出了未来C/C复合材料CVI工艺的发展趋势。     

室温和高温下三维针刺炭/炭复合材料的弯曲性能及破坏机理（英文）

本文制备了高密度三维针刺炭/炭复合材料,研究了该材料在室温和高温下的弯曲性能,并从宏、细观角度研究了材料的变形与失效机理。结果表明,三维针刺炭/炭复合材料具有好的抗弯曲性能,400℃以下的载荷-挠度曲线呈线弹性和脆性破坏特征;而更高温度下的曲线表现出明显的韧性和塑性失效。由于氧化作用的加重,材料的弯曲性能随着温度的升高而显著减小。材料呈现锯齿状断裂特征,在500℃以下,主要的损伤形式表现为基体开裂,90°纤维/基体脱粘,0°纤维的局部扭曲和断裂;而在更高温度下,复合材料的氧化特征更加明显,纤维和基体间的界面粘结性能显著下降。     

多涂层炭/炭复合材料抗1500℃燃气冲刷性能的研究（英文）

为提高炭/炭(C/C)复合材料的抗高温燃气冲刷性能,分别采用包埋法、化学气相沉积法和料浆法在其表面制备了三层涂层。借助扫描电镜、电子能谱等测试手段对涂层试样的微观结构进行了分析,同时研究了涂层C/C复合材料在高温风洞环境中的抗冲刷性能,并分析了涂层在燃气冲刷环境下的失效原因。结果表明:三层涂层由MoSi2-SiC-Si多相内涂层、SiC中间层和玻璃外涂层构成,其厚度分别为80μm,20μm和80μm。该复合涂层可在1500℃风洞环境下对C/C复合材料有效保护53h。涂层在高温风洞中防氧化失效是由于涂层在热冲击以及承受气流冲击的恶劣环境下开裂引起的。     

新型定向碳纳米管/炭复合材料的制备与表征

采用化学气相沉积（CVD）方法制备了厚度超过4mm的定向碳纳米管（ACNTs）阵列，并以此为骨架，利用化学气相渗（CVI）工艺制备了新型的定向碳纳米管／炭（ACNT／C）复合材料。利用SEM、PLM、XRD、TGA和Raman光谱对ACNT／C复合材料进行了表征。结果表明：ACNT／C复合材料中的热解炭主要为类粗糙层（RL）结构，而在相同工艺条件下制备的炭／炭（C／C）复合材料的热解炭为典型的光滑层（SL）结构。ACNT／C复合材料晶化程度明显优于相同工艺条件下的C／C复合材料。同时，ACNT／C复合材料在空气中的热失重转变温度比相同工艺条件下制备的C／C复合材料提高了约50℃左右。