处理对粘胶基炭纤维材料及其炭／树脂和炭／炭复合材料性能的影响

对各领域应用的C／P、C／C炭纤维复合材料制备工艺（学）的缜密考虑,需要知道：与基质反应的基体表面积及其物理－力学性能水平。探讨了炭纤维材料的真比重、比表面积及其物理－化学因素形貌特征的影响：诸如热处理温度（HTT）和在不同电流强度（I）电解液中电化学处理条件,这一处理,使CF表面件随含氧官以团的形成而激活,从而提高基质与C／P、C／C复合材料中CF的结合力。     

炭布叠层/热解炭复合材料导热系数与石墨化度的关系

采用脉冲激光闪光法和XRD，分析了一种炭布叠层／粗糙层结构热解炭复合材料的导热系数与石墨化度之间的关系，建立了二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2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．两个方向导热系数与石墨化度之间关系可分别表示为：λ=31．22 8．62exp(g／27．10)及λ=6．08 892exn(g／33.99)。     

新型针刺炭布C/C复合材料的结构与性能

采用炭布与预氧丝网胎交替叠层针刺成预制体,经ＣＶＩ与ＨＰＩＣ相结合的致密工艺及石墨化处理制取高密度（１．８０ｇ／ｃｍ＾３～１．８５ｇ／ｃｍ＾３）Ｃ／Ｃ复合材料。所及材料的微观结构,力学、热学和烧蚀性能均达到国际同类刹车盘Ｃ／Ｃ材料的先进水平,是一种有广阔应用前景的烧蚀分离燃气舵材料。     

由炭布制备C／C复合材料工艺及性能的研究

为通过快速增密和低设备成本降低C／C复合材料的成本,采用中压浸渍、炭化多次循环的工艺制备了快速增密的C／C复合材料。该工艺以Z向增强的层叠炭布为增强体,不同软化点的中间相沥青和改性沥青为浸渍剂。考察了浸渍工艺,并研究了所得C／C复合材料的力学性能和断裂形貌。结果表明,中间相沥青及改性沥青等高残炭收率沥青是C／C复合材料极佳的浸渍剂,有利于快速增密。8次循环后（约2周时间）,复合材料的密度从0.84g/cm^3增至1.76g/cm^3。炭布层叠Z向增强的C／C复合材料有良好的力学性能,而且其性能随着密度的增加而提高。所得复合材料的密度达到1.76g/cm^3时,拉伸强度为87.03MPa,弯强为113.56MPa,压缩强度为199.49MPa。     

致密工艺对炭布增中2D—C／C复合材料力学性能的影响

研究了液相浸渍及化学气相法致密工艺对二维炭／炭（2D－C／C）复合材料力学性能的影响,尤其是对层间剪切强度（ILSS）的影响。结果表明：液相浸渍法增密周期短且致密效果好,但材料强度不高;而化学气相沉积（CVD）致密周期长,但材料层剪强度高;采用两种工艺联合致密,材料界面结合强度适中,且层剪强度高。     

炭分子筛的空分性能与比表面积的实验关系

实验测定了炭分子筛的ＣＯ２比表面积和Ｎ２比表面积。结果表明,炭分子筛ＣＯ２比表面积和Ｎ２比表面积的差值（ＳＣＯ２－ＳＮ２）可反映炭分子筛有效微孔的数量,比值（ＳＣＯ２－ＳＮ２）／ＳＣＯ２可定性表征炭分子筛有效微孔的相对含量和空分性能,比值（ＳＣＯ２－ＳＮ２）／ＳＣＯ２（记为Ｘ）和炭分子筛空分性能Ｎ２％（记为Ｙ）之间存在近似定量关系Ｙ＝９７．０３－１１．９９Ｘ＋１５．１２Ｘ２。     

炭/炭复合材料表面预炭层的制备及其性能研究

为在炭/炭复合材料表面制备C/SiC浓度梯度高温抗氧化涂层,预先用料浆涂刷-高温处理工艺在其表面制备了预炭层.借助XRD、Raman和SEM等测试手段对所制备预炭层的组织结构和微观形貌进行了表征,讨论了不同的原料配比和炭化温度对预炭层结构的影响,并对预炭层与基体的结合性能进行了测定.研究结果表明：制备的预炭层结构致密,与基体具有较好的结合性能,其结合强度可达10.95MPa.不同的原料配比和炭化温度影响了炭层序态结构的形成,最终形成了不同结构的预炭层.     

比表面积与入口气体分压对热解炭微观结构影响的数值模拟研究

本研究在炭/炭复合材料热解炭基体织构形成与转化的模型基础上, 基于石墨微晶片层的表面结构特点, 建立了蜂窝结构的热解炭沉积表面几何模型, 并运用Monte Carlo方法模拟了在等温等压化学气相渗透(CVI)过程中热解炭基体沉积的动力学过程, 研究了预制体比表面积(A_S/V_R)和入口气体分压对热解炭微观结构的影响。通过数值模拟并结合已公开发表的实验结果发现, 在CVI工艺过程中一定的压力条件下, 通过控制A_S/V_R可以获得不同织构的热解炭, 预制体的A_S/V_R存在两个临界值, 靠近反应器入口处的临界值为1.45 m^-1和8.9 mm^-1, 靠近反应器出口处的临界值为0.3 mm^-1, 当A_S/V_R处于这两个临界值之间时, 系统主要沉积高织构热解炭; 在同一A_S/V_R且压强小于30 kPa的条件下, 通过控制反应气体压强的值也可以得到不同织构的热解炭, 并且压强也存在一个临界值, 当压强大于这个临界值时, 系统主要沉积高织构热解炭。     

沸石矿为模板制备多孔炭的研究

以几种沸石矿为模板、蔗糖为碳源，通过模板法制备了多孔炭，并用77K氮气吸附和X射线衍射仪(XRD)进行了表征。结果表明：此方法可以制备出具有一定比表面积和较大中孔容积的多孔炭．其中孔率随着模板中孔容积的增大而增加，但在所制多孔炭中存有少量的杂质。     

应用纳米压痕技术测试沥青炭的力学性能

以高温煤沥青为前驱体,采用液相浸渍技术制备了4D炭/炭复合材料。利用纳米压痕技术研究了后处理温度和炭基体位置对沥青炭力学性能的影响。研究结果表明,在同一工艺状态下,束内沥青炭的硬度和模量要远低于束间沥青炭的硬度和模量。经过900℃后处理的沥青炭的模量出现小幅降低,而硬度则出现一定的增加。     

竹炭聚丙烯纤维的制备及性能研究

用双螺杆挤出机制备了含3%改性竹炭聚丙烯母粒,并熔融纺丝制备了改性竹炭聚丙烯纤维。采用Mastersizer 2000激光粒度仪、TEM、SEM、FT-IR、XRD分析改性竹炭微粉的粒度分布及结构,用SEM、TG-DSC对母粒及纤维进行了表征。结果表明改性竹炭微粉的粒度为5.8μm,粒子均匀分布在聚丙烯基体中,纤维表面不光滑,直径为25～80μm;DSC结果表明竹炭粒子加入会提高PP熔点;TG结果显示竹炭粒子的加入会加速PP的分解。采用抑菌晕法和振荡摇瓶法对竹炭聚丙烯的抗菌性能进行研究,发现其对大肠杆菌具有较好的抑制效果。     

生物活性竹炭的制备及其对溶液中喹啉的去除

以自制活性竹炭(Activated Bamboo Charcoal,简称ABC)为基体,负载喹啉降解菌BC027制备了生物活性竹炭(Biological Activated Bamboo Charcoal,简称BABC),并研究了BABC去除目标污染物——喹啉的性能。结果表明:喹啉降解菌可以负载到ABC表面,且生长状态良好。与ABC相比,BABC去除喹啉的过程可分为三个阶段,其中降解期微生物作用明显;BABC去除喹啉的能力和溶液中OD值的大小相关,基体吸附性能仅在吸附期起作用。BABC的处理容量大于ABC,使用寿命长于ABC。     

超细六硝基颗粒比表面积测试条件优化

采用热重分析仪、氮气吸附比表面积测定仪,对超细六硝基颗粒比表面积测试前脱气处理温度进行优化,比较分析超细六硝基颗粒在不同温度下的失重现象和比表面积、孔径分布情况。结果表明:55～65℃温度区间为超细六硝基颗粒表面积测试时的最佳脱气温度,可以有效减小超细六硝基颗粒比表面积测试误差。     

碳黑比表面积标准物质的研制

选择商品化的碳黑作为比表面积标准物质候选材料,利用交叉缩分的方法对碳黑样品进行分装。经均匀性、稳定性(18个月)检验,碳黑标准物质样品具有良好的均匀性和稳定性。按照国际公认的氮气物理吸附BET方法,联合测量能力经确认过的8家实验室对碳黑标准物质样品进行定值(104.6、29.9、8.96 m2/g)。与国内外同类标准物质比较表明:研制的3种碳黑比表面积标准物质的相对不确定度(2.1%、2.3%和3.2%)达到国际同类标准物质的先进水平。     

竹炭/酚醛树脂复合导电材料的制备与性能

以碳化温度为900 ℃的竹炭为导电骨料、 酚醛树脂为黏结剂、 炭黑为添加剂, 采用模压成型法制备竹炭/酚醛树脂复合导电材料。考察了竹炭的粒度、 酚醛树脂用量、 炭黑用量、 成型压力及固化温度等工艺因素对竹炭/酚醛树脂复合导电材料导电性和抗弯强度的影响。结果表明: 随着酚醛树脂用量的增加, 复合材料的抗弯强度增大, 电导率先增大后减小; 增加成型压力可同时提高复合材料的电导率和抗弯强度; 增大竹炭粉粒的粒径、 增加炭黑用量、 提高固化温度有利于改善复合材料的导电性, 但会不同程度地改变复合材料的力学性能。制备竹炭/酚醛树脂复合导电材料的最佳工艺条件为: 竹炭粒度≤75 μm, 树脂用量30%, 炭黑用量7.5%, 成型压力280 MPa, 固化温度180 ℃。      

竹炭和壳聚糖对聚氯乙烯基木塑复合材料界面性能的影响

以杨木粉为填充材料,聚氯乙烯（PVC）为基体材料,添加竹炭和壳聚糖,采用挤出成型制备竹炭和壳聚糖改性木粉/PVC木塑复合材料,采用SEM观察复合材料表面微观形貌,采用综合热分析仪分析复合材料的热稳定性,采用FTIR分析其官能团变化,测试了木粉/PVC木塑复合材料的力学性能。结果表明:复合添加竹炭和壳聚糖可较好地改善木粉和PVC的界面作用力和界面相容性,提高复合材料的力学性能,其拉伸强度、冲击强度、弯曲强度和弯曲模量分别比未添加增加14.6%、28.8%、11.1%和4.85%,且复合材料的微观界面缺陷较少;竹炭可提高复合材料的热稳定性,复合添加竹炭和壳聚糖可增加复合材料中羟基、氨基和亚甲基的数量,减弱碳氯键的结合强度,从而增强复合材料中木粉和PVC的界面结合力。      

低比表面积标准物质的研制

选择商品化的Al2O3颗粒作为低比表面积标准物质候选材料,利用交叉缩分方法对标准物质样品进行分装。经均匀性、稳定性(12个月)检验,标准物质样品具有良好的均匀性和稳定性。采用国际公认的氪气物理吸附BET方法,通过与德国BAM标准物质BAM-PM101比较测量的方式对标准物质样品进行定值(0.221 m2/g)。与国内外同类标准物质比较表明,研制的低比表面积标准物质GBW(E)130365填补了国内空白,其相对不确定度(5.9%)达到国际同类标准物质的先进水平。     

竹炭的性能和应用研究进展

介绍了竹炭的组成、结构等基本性能,着重总结了竹炭的吸附和电性能,简要介绍了竹炭的应用状况,指出竹炭是一种性能良好、有着广阔发展空间的多功能材料.     

用竹炭和硅藻土为原料制备含炭建筑材料

采用竹炭、硅藻土和粘土为原料,通过干压成型-高温烧成法制备出一种用于内墙装饰的含炭建筑材料,分析了竹炭/硅藻土质量比及烧成温度对含炭建筑材料的物化性能、物相组成及显微结构的影响规律。研究结果表明,竹炭、硅藻土和粘土三种原料复合可以制备较高气孔率、较高强度的含炭建筑材料,其物相主要为石英相与莫来石相,呈现规则孔道结构;在竹炭/硅藻土质量比为15/60,烧成温度为1150℃时,含炭建筑材料具有较好的综合性能,其破坏强度可达459.7N,吸水率10.55%,显气孔率18.4%,达到国标GB/T 4100-2006附录L中对BⅢ类陶质砖的性能要求,而且该材料的比表面积达到34.86m2/g,远红外辐射率达到0.904,具备远红外及吸附等功能,有望成为一种新型的室内功能装饰材料。     

模板法制备MoSi2/竹炭复合材料及吸波性能

以竹材炭化的多孔竹炭(BC)为模板,金属间化合物二硅化钼(MoSi_2)为吸收剂,采用包埋硅(Si)粉固相烧结工艺制备MoSi_2/BC多孔复合吸波材料。利用XRD、SEM和矢量网络分析仪对MoSi_2/BC复合材料的物相组成、显微结构、介电和吸波性能进行表征。结果表明:在氩气(Ar)保护气氛下,1450℃烧结制备的MoSi_2/BC复合材料主要含物相MoSi_2、SiC及无定型碳。BC基体孔隙内除分布有MoSi_2外,还布满排列无序、尺寸长短不一、相互交叉呈网状的碳化硅晶须(SiC_W),SiC_W的存在可有效提高复合材料电磁波吸收性能。在8.2～12.4GHz频率范围内,与环氧树脂混合后,复合材料反射率随MoSi_2/BC含量增加而逐渐减小。MoSi_2/BC含量为50%(质量分数)时,随试样厚度增加反射率降低,且最小反射率向高频方向移动;在11.87GHz处最低反射率为-13dB,反射损耗小于-10dB带宽约达1.0GHz,具有良好的吸波性能。