碳的结构及其同素异性体

从碳原子的电子排布、杂化轨道的形成开始,简略地介绍了各种不同特性的碳同素异性体及其分类。在此基础上,根据Heimann平面三角碳相图,讨论了各种碳同素异体的内在联系。即通过调节归一化的杂化轨道表达式sp∧n的n值来表示任何形态和结构的碳同素异性体。最后,提出了引入氢后改进的正四面体炭和碳的相图,这个相图可以同时表达炭同素异性体和无定性炭,并可由此理解不同烃类转化为炭或碳的过程。总之对各种结构和形态碳和炭的内在联系和分类方法的研究,将对新形态炭的发现和新性质的解释有重要意义。     

螺旋炭纤维的微观结构与储能特性

采用扫描电镜、激光Raman光谱、X射线衍射(XRD)、热失重分析(TG)、低温氮吸附等研究手段,以平直炭纤维为参照,对比研究了碳氢化合物催化分解法制备的螺旋型炭纤维的微观结构特征。实验结果表明：整体上,螺旋炭纤维的微观结构要比平直炭纤维的结构更加无序;但螺旋炭纤维的外层结构较为有序与中孔分布广、孔容低的平直炭纤维不同,螺旋炭纤维的中孔主要分布在3nm～4nm范围内．且有着较高的孔容,其比表面积几乎足平直碳纤维的10倍。这些结构特性使得螺旋炭纤维在抗氧化性、储氨、电化学电容等方面都体现出超越平直炭纤维的优势和应用潜力。     

短碳纤维/树脂碳复合材料制造工艺和性能的研究

采用短碳纤维和酚醛树脂充分混合,然后进行预固化、热模压成形、后固化及碳化、浸渍等工艺方法,获得了短碳纤维/树脂碳复合材料(SCFRC)。实验证明,SCFRC中各组分在短碳纤维45Wt％,酚醛树脂55Wt％,石墨粉:酚醛树脂为0.4:1的条件下可取得较满意的结果。随着纤维长度以1,3,5mm增长,复合材料的弯曲强度略有增加,平面方向上的热膨胀系数和厚度方向上的热扩散率下降。在物料中添加石墨粉和进行树脂浸渍对材料的性能改善有显著效果。石墨粉的作用是抑制树脂碳化收缩量和充填空隙。     

真空度对纳米碳管场发射性能的影响

研究了单壁纳米碳管(SWNTs)、双壁纳米碳管(DWNTs)和多壁纳米碳管(MWNTs)在不同真空度下的场发射性能。在超高真空条件下(2.0×10-7Pa),以上三种材料均表现出良好的稳定性;而在高真空条件下(1.0×10-4Pa),三种材料的场发射稳定性有不同程度的下降。通过控制系统真空度在2.0×10-7Pa～1.3×10-3Pa范围内逐渐变化,考察了真空度对纳米碳管场发射性能的影响及其机制,提出适合于SWNTs、DWNTs和MWNTs场发射性能测试和应用的真空度下限分别为6.0×10-5Pa、1.0×10-4Pa和5.7×10-4Pa。