碳／碳复合材料中的立方石墨初探

在研究碳／碳复合材料的晶体结构中发现了非六方石墨结构，通过对比Ｘ射线衍射的特征峰、衍射角、衍射强度及碳／碳复合材料的理论密度，初步证实了非六方石墨即为立方石墨，并说明了立方石墨的存在，可使碳／碳复合材料的石墨化程度提高，致密性增加。     

炭/炭复合材料石墨化度的表征(Ⅰ)

叙述了用Ｘ－射线衍射（ＸＲＤ）表征炭－石墨化度的来源,以及炭－石墨材料与炭／炭复合材料的不同点。在一定的实验基础和理论分析上,提出目前ＸＲＤ测试的Ｇ参数表征Ｃ／Ｃ复合材料的石墨化度时不完善,它只反映了Ｃ／Ｃ组分中石墨化度高的组分的石墨化性能。同时提出了两种Ｃ／Ｃ复合材料石墨化度表征的新方法,一是考虑衍射强度的Ｇ参数的修正公式;另一是利用激光拉曼光谱来表征。     

炭／炭复合材料石墨化度的表征（I）

叙述了用Ｘ－射线衍射（ＸＲＤ）表征炭－石墨化度的来源,以及炭－石墨材料与炭／炭复合材料的不同点。在一定的实验基础和理论分析上,提出目前ＸＲＤ测试的Ｇ参数表征Ｃ／Ｃ复合材料的石墨化度时不完善,它只反映了Ｃ／Ｃ组分中石墨化度高的组分的石墨化性能,同时提出了两种Ｃ／Ｃ复合材料石墨化度表征的新方法,一是考虑衍射强度的Ｇ参数的修正公式,另一是利用激光拉曼光谱来表征。     

碳/碳复合基体中间相沥青EI

中间相沥青具有高残碳率、高密度、低的密度变化及易石墨化等优点，是较理想的碳／碳复合材料基体前驱体。本文从Ｃ／Ｃ复合制备工艺的角度，阐述了制备Ｃ／Ｃ复合材料用的中间相的主要特性，其中包括中间相的流动性，在碳化过程中的稳定化、、微观结构以及中间相基Ｃ／Ｃ复合材料的界面结构。     

化学气相沉积碳／碳复合材料性能研究

分析了化学气相沉积碳／碳（Ｃ／Ｃ）复合材料的刹车力矩和刹车速度的关系曲线及影响因素，结果表明，刹车力矩一刹车速度曲线上的初始力矩峰值随着摩擦界面温度的升高而增大，提高材料的石墨化度、改变刹车盘的结构、降低刹车比压的施加速度都可以降低初始力矩峰值，改善Ｃ／Ｃ材料的摩擦性能．Ｃ／Ｃ复合材料具有良好的自润滑性能，其磨损率仅为１．２×１０－３ｍｍ／次．它们具有较高的机械性能和热物理性能，完全可以满足飞机刹车的要求．     

合成硼碳氮体系薄膜的XPS研究

采用Ｘ射线光电子谱（ＸＰＳ）分析３００～５００℃等离子体源离子渗氮硼和碳化硼薄膜合成的氮化硼和硼碳氮薄膜。利用合成薄膜成分可控的特点,研究Ｂ、Ｃ、Ｎ对薄膜的ＸＰＳ影响。结果表明,ＸＰＳ分析合成氮化硼薄膜能够确定其化学组成,但不能确定ｓｐ＾２和ｓｐ＾３型键合结构特性;ＸＰＳ分析硼碳氮薄膜能够确定其成分和结构特性。在较高的工艺温度下,等离子体源离子渗氮合成的硼硕氮薄膜具有ｓｐ＾２和ｓｐ＾３型复合的键合     

镀Cu碳毡／环氧树脂复合的研制

研究了镀Ｃｕ碳毡／环氧树脂（ＣｕＣＦ／ＥＰ）复合材料的制备，并探讨了镀Ｃｕ量对碳毡电阻率，复合材料电阻率及其电磁屏蔽效率的影响规律，经合理工艺制得的镀Ｃｕ碳毡（４００ｍｇ．ｇ＾－１Ｃｕ－ＣＦ）含量为３００ｍｇ．ｇ＾－１ＣｕＣＦ／ＥＰ复合材料，其电磁屏蔽效率可在２０＝－１０００ＭＨＺ范围内达到６０ｄＢ。     

RF等离子体CVD合成氮化碳薄膜的XPS研究

采用射频等离子体化学气相沉积技术合成氮化碳薄膜，测量其Ｘ射线光电子能谱（ＸＰＳ），获得两组Ｃ（１ｓ）电子和Ｎ（ｌｓ）电子结合能，它们是Ｅ（Ｃ＾１）＝３９８．０￣３９８．７ｅＶ，Ｅ（Ｃ＾２）＝２８４．６￣２８４．８ｅＶ；Ｅ（Ｎ＾１）＝３９８。０￣３９８．７ｅＶ，Ｅ（Ｎ＾２）＝４００．０￣４００．９ｅＶ。证实了薄膜中碳原子存在ｓｐ＾３杂化轨道成键和ｓｐ＾２杂化轨道成键两种键合形式。该方法合成的氮化碳薄     

PAN基碳纤维植入物的表面研究

运用Ｘ射线光电子能谱（ＸＰＳ）、拉曼光谱（ＲＳ）和Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）等手段，研究了３种不同碳含量的ＰＡＮ－基碳纤维植入犬体前后的表面结构及电子态的变化，实验结果表明，碳化温度越高，碳纤维的石墨化程度越高，ＰＡＮ－基碳纤维植入犬体一年半后，其表面石墨化程度均降低，表面原含有的多种有机基团基本未变，相对含量发生了明显变化，Ｃ＝Ｎ基团部分转变为Ｃ－Ｎ基团，这说明机体组织并非简单的物理附着在碳纤维表面，     

PFA基GC的结构表征-XPS分析

采用Ｘ射线光电子能谱（ＸＰＳ）研究了聚糠醇（ＰＦＡ）制备玻璃炭（ＧＣ）过程中的元素组成、相对含量以及表面含氧官能团的类型,结果表明：ＰＦＡ基ＧＣ的主体元素组成为Ｃ、Ｏ（Ｈ除外）。其中Ｃ元素大多以类石墨碳形式存在,表面含氧基团以羟基、 基为主并伴有一定数量的羰基、羧基、酯基等。     

硅化处理对炭纤维石墨化度的影响

对炭纤维在真空炉中进行2100℃硅化处理.用SEM分析了炭纤维在硅化处理前后表面形貌的变化,利用能谱测定了其硅化处理后的成分变化并加以分析,用X射线衍射分析了热处理和硅化处理后的炭纤维石墨化度的变化.结果表明:处理后的炭纤维出现富C的SiC表层,内部为含有SiC的C芯,并伴随有类球状SiC颗粒的形成.沿炭纤维径向分布的SiC含量呈现梯度分布,其芯部的SiC含量为2.46%(质量分数,下同),靠近表层的SiC含量增加到7.53%,表面的SiC含量达到13.25%;纤维表面的类球状颗粒为含C的SiC颗粒,其中SiC的含量为30.55%.在2100℃热处理的炭纤维石墨化度几乎为0,而在2100℃硅化处理的炭纤维石墨化度高达48.5%.     

短炭纤维/树脂炭复合材料导热系数与石墨化度之间的关系

采用脉冲激光闪光法和XRD,分析了一种中间相沥青基短炭纤维／树脂炭复合材料的导热系数与石墨化度之间的关系,建立了两者之间的定量数学模型。并运用声子导热机制对其机理进行了探讨。结果表明。复合材料在平行于层面方向的室温导热系数约为垂直方向的6倍，但均随石墨化度的升高、石墨微晶尺寸的增大而逐渐升高。两个方向导热系数λ与石墨化度g之间关系分别符合公式：λ=53．78 0．28exp(g／13．75)及λ=4．95 0．94exp(g／25．22)。     

多孔C/Fe纳米复合材料的制备及表征

以商业活性炭为原料,采用真空浸渍法结合高温真空热处理工艺,制备出多孔C/Fe纳米复合材料.实验采用氮气吸附法测量了C/Fe纳米复合材料的比表面积和孔径分布,并利用XRD和TEM表征了其结构和形貌.实验结果显示:C/Fe纳米复合材料的比表面积为450～650m2/g,并保留了活性炭介孔尺度的多孔结构特性.C/Fe纳米复合材料由非晶碳、碳纳米带以及铁纳米粒子构成,纳米铁颗粒均匀分布在非晶碳基体中,石墨化的碳纳米带包裹纳米铁颗粒并向外伸展相互连接,形成碳纳米网络结构.并就反应过程以及过渡金属对非晶碳石墨化的催化机理进行了探讨.     

石墨化对微螺旋炭纤维形貌和微观结构的影响

采用化学气相沉积法制备微螺旋炭纤维, 在氩气气氛, 2500℃下对其进行石墨化处理. 通过扫描电镜, 激光拉曼光谱和X射线晶体衍射对石墨化前后微螺旋炭纤维的形貌与微观结构进行了研究, 并初步探讨了石墨化机理. 结果表明: 石墨化处理对微螺旋炭纤维具有显著的纯化作用, 其螺旋形貌基本保持不变. 微观结构更加规整, 微螺旋炭纤维的晶面层间距d₀₀₂(0.3626～0.3378nm)减小, 晶粒尺寸L_c(1.6404～3.8590nm)和L_a(2.04～7.21nm)增大, 石墨化程度增强.     

聚丙烯腈基碳纤维石墨化过程的晶体结构分析(英文)

使用国产聚丙烯腈基碳纤维进行石墨化实验,制备高模量的碳纤维。使用X光衍射和拉曼光谱的方法对晶体结构进行了表征,讨论了石墨化工艺参数,包括石墨化温度以及牵引张力大小对晶体结构的影响。实验发现:高温石墨化辅助牵伸石墨化是有效的方法提高石墨化度制备得到石墨化碳纤维。本文使用国产碳纤维在2700℃以及牵伸为1.5%时制备得到了杨氏模量为356GPa的高模量碳纤维。     

利用碳纳米管增强Li/CFx一次电池的性能

以碳纳米管(Multi-walled carbon nanotubes)为导电添加剂,对锂/氟化石墨(Li/CFx)一次电池正极活性材料氟化石墨进行改性。采用TGA、Raman、SEM、TEM对氟化石墨和碳纳米管进行表征分析。采用恒流放电和电化学阻抗频谱对电池进行检测。结果表明,添加碳纳米管能够有效改善电池的综合性能。碳纳米管添加量为5%(质量分数),在1C放电倍率时,电池的放电比容量达到900mAh/g,并具有2.2V放电电压平台,对比超级炭黑导电剂598.5mAh/g的放电比容量和2V的放电平台,电池放电比容量和电压平台分别提高50.2%和10%,电池的倍率性明显改善。电化学阻抗频谱也显示,添加碳纳米管能有效减小电池的内阻,改善放电性能。     

含碳耐火材料酚醛树脂结合剂的研究现状与展望

含碳耐火材料不仅热导率较高,具有较好的抗热冲击性能,而且与熔渣不润湿,具有良好的抗侵蚀性能,因此大量生产并在冶金工业中广泛应用。酚醛树脂因具有与石墨润湿、残碳率高、环境友好、结合强度较高的特点而广泛用作含碳耐火材料结合剂。然而,酚醛树脂热解碳为脆性的非晶结构,不仅在应力作用下易脆性断裂,而且在高温下容易氧化。很多研究致力于酚醛树脂的化学改性。为提高酚醛热解碳的抗氧化性能或力学性能,提高酚醛树脂残碳率,通常添加过渡金属化合物、纳米碳、半导体陶瓷作为催化剂以提高热解碳的有序度,或者在其酚醛树脂热解碳基体中生成具有较高石墨化度的碳纳米管、碳纳米纤维以及Si C纳米线。     

石墨化对碳纳米管结构与电学性能的影响

在氮气气氛及2700℃温度下,对富含结构缺陷的具有Turbostratic形貌特征的碳纳米管原料进行高温石墨化处理,利用高分辨透射电子显微镜以及自主开发的基于透射电镜的原位性能表征系统对石墨化前后的碳管结构和导电性能进行了研究. 实验结果表明：经过高温石墨化处理后,碳管结构转变为类似于竹节状或管状的锥面结构,锥角为10°~30°,管径为10~40nm. 从锥角数据推算出锥面形成时的旋转位移角中均包含了一个附加的重叠角,说明石墨化后的碳管主要以螺旋的锥面结构为主,且弯曲的螺旋锥面靠∑7、∑13和∑19等重位点阵来稳定. 导电性能测量的结果表明具有螺旋锥面结构的纳米碳管呈半导体特性.     

碳滑板材料石墨化度XRD和Raman光谱研究

采用显微激光拉曼光谱及X射线电子衍射测量，摘要选用进口和国产滑板材料作为对比材料，并进行高温烧结处理。分析了试样的形貌和结构，并表征了不同碳滑板材料在高温烧结前后的结构参数。结果表明，两种表征方法的结果存在一致性；进口碳滑板材料的石墨化度高于国产滑板，且两种滑板材料都有不同的石墨相组成，不同相的石墨化度也不同；经过高温烧结处理，滑板材料的石墨化度提高。     

炭基体的结构对C/C复合材料导电性能的影响

采用CVI+PIC工艺制备以2D碳纤维预制体为增强体、由不同炭基体结构组成的C/C复合材料,随后在不同温度对其进行热处理得到不同石墨化度的炭基体结构,研究了PyC/ReC比值和石墨化度对材料电阻率的影响。结果表明,随着PyC/ReC比的提高低密度C/C复合材料的电阻率在27.3×10^-6~28.0×10^-6 Ω·m间基本不变,因为石墨微晶的尺寸和结构完整性的增大与材料孔隙率的提高对电阻的影响相反。随着PyC/ReC比的提高,高密度C/C复合材料的电阻率从24.9×10^-6 Ω·m降低到20.5 ×10^-6 Ω·m。其可能的原因是,材料内部的孔隙较少,孔隙率的轻微提高使阻碍载流子在导电网络中的有效传递的作用显著下降。随着热处理温度从1800℃提高到2500℃,C/C复合材料的石墨化度明显提高,电阻率明显降低,其主要原因是载流子浓度的提高和晶界散射的减弱。