碳纤维及树脂基复合材料产业发展面临的机遇与挑战

本文介绍了国内外高性能碳纤维、碳纤维增强树脂基复合材料、复合材料制造技术等发展现状及未来发展趋势,总结了国内碳纤维增强树脂基复合材料产业发展存在的问题,分析了国内碳纤维增强树脂基复合材料产业发展的需求,提出了碳纤维增强树脂基复合材料重点发展方向。      

碳纤维增强铜基复合材料的最新研究进展和应用

碳纤维增强铜基复合材料是一种极具发展前途的金属基复合材料。介绍了碳纤维增强铜基复合材料的制备工艺,总结概述了目前短碳纤维增强铜基复合材料的物理力学性能研究进展及其在航空航天、汽车、电子方面的应用现状和前景。探讨分析了碳纤维增强铜基复合材料的研究开发趋向,对碳纤维增强铜基复合材料的研究开发和实际应用具有一定的指导意义。     

碳纤维含量对短碳纤维-铜复合材料性能的影响

用粉末冶金法制造了碳纤维分布均匀的碳纤维一铜复合材料,测定了复合材料的力学性能和物理性能,表明在碳纤维与铜基体之间存在界面结合,碳纤维含量对复合材料性能影响极大。     

连续碳纤维增强热塑性复合材料的性能优势及应用举例

该文主要介绍碳纤维增强聚醚醚酮复合材料、碳纤维增强热塑性聚酰亚胺复合材料、碳纤维增强聚苯硫醚复合材料这3种典型的碳纤维增强热塑性复合材料的性能优势,并针对碳纤维增强热塑性复合材料在医疗等民用领域的实际应用情况,对比了连续性碳纤维增强的方式与短切及粉末碳纤维增强方式的效果差异。以连续碳纤维增强聚醚醚酮复合材料骨外科医疗部件为对象,对其耐磨性、生物相容性、耐高温性、X光射线透过性能分别加以说明。     

国内规模最大碳纤维预浸料项目投产

据报道,9月9日,四川新万兴碳纤维复合材料有限公司碳纤维复合材料项目,一期工程碳纤维预浸料生产线正式投入运营。同日,四川省新万兴碳纤维复合材料有限公司还与清华大学汽车工程系、美国雅奇公司签订了战略技术合作协议,加强在碳纤维复合材料领域的技术合作。     

国产碳纤维与东丽碳纤维与PP复合材料性能的对比研究

分别采用国产永煤及日本东丽未处理过的碳纤维及经浓硝酸处理的碳纤维,制备了碳纤维增强聚丙烯(PP)复合材料。通过测量复合材料的力学性能表明加入少量未处理的国产永煤碳纤维,CF/PP复合材料的力学性能有了很大的提高,反之未处理的东丽碳纤维增强效果不明显。通过SEM分析了表面处理前后碳纤维复合材料界面的变化,结果表明对日本东丽碳纤维进行硝酸表面处理后可显著改善基体与碳纤维的界面粘结性能,进而提高CF/PP复合材料的力学性能。     

碳纤维增强尼龙1010的力学性能及其对摩擦磨损的影响

用碳纤维填充尼龙1010制备了碳纤维增强尼龙复合材料,并对碳纤维增强尼龙复合材料的力学性能和摩擦学性能进行了实验研究。力学实验结果表明:碳纤维增强使尼龙复合材料的拉伸强度、表面硬度增大,碳纤维增强尼龙材料的拉伸强度在20%碳纤维含量时达到最大值;碳纤维表面处理对尼龙复合材料的拉伸强度有很大影响,碳纤维表面氧化处理提高了碳纤维增强尼龙复合材料的拉伸强度。摩擦磨损实验表明:碳纤维增强尼龙复合材料的摩擦系数和磨损率与其拉伸强度和硬度有密切关系。随着拉伸强度和硬度的提高,尼龙复合材料摩擦系数和磨损率降低;摩擦系数和磨损率与拉伸强度具有反比关系,与材料硬度具有二次方程关系,与碳纤维填充量之间存在负指数变化规律。      

电化学氧化/硅烷偶联剂处理碳纤维表面增强聚氨酯基复合材料的性能研究

通过两步法制备了改性碳纤维/聚氨酯复合材料。探究了电化学氧化处理法与表面涂层法相结合的一种新型改性方法对碳纤维增强聚氨酯基复合材料性能的影响。通过对碳纤维进行电化学氧化在表面引入含氧官能团,改善碳纤维表面活性。随后向电化学氧化改性的碳纤维施加硅烷偶联剂溶液,在修复碳纤维表面损伤的同时通过化学反应将碳纤维与聚氨酯桥接在一起,提高碳纤维与聚氨酯界面结合性能。结果表明：经电化学氧化/硅烷偶联剂处理后的复合材料对比原始碳纤维聚氨酯复合材料及仅电化学氧化碳纤维聚氨酯复合材料抗拉性能分别提高了83.5%与73.5%,力学性能提升显著。     

碳纤维含量对短碳纤维－铜复合材料性能的影响

用粉末冶金法制造了碳纤维分布均匀的碳纤维一铜复合材料，测定了复合材料的力学性能和物理性能，表明在碳纤维与铜基体之间存在界面结合，碳纤维含量对复合材料性能影响极大。     

化学镀镍碳纤维/环氧树脂复合材料电磁屏蔽性能

采用化学镀方法对碳纤维进行表面镀镍, 采用SEM、 EDX、 XRD分析了镀镍碳纤维的微观形貌、 镀层成分和镀层结构, 通过电阻测试研究了镀镍碳纤维的导电性。将体积分数为2.5%、 5%、 7.5%、 10%的镀镍碳纤维作为导电填料制备镀镍碳纤维/环氧树脂复合材料, 并用屏蔽室法测试了不同频段复合材料的屏蔽效能。结果表明: 碳纤维化学镀镍后, 表面形成了一层均匀的复合镀层, 镀层中镍的质量分数高达94%, 镀镍碳纤维的电阻值仅为碳纤维原丝的1/54。镀镍碳纤维/环氧树脂复合材料的电磁屏蔽能力较碳纤维原丝有所提高。复合材料的屏蔽效能随镀镍碳纤维添加量的增加而升高。在低频频段(kHz频段), 复合材料的屏蔽能力主要决定于材料的本征参数, 不同镀镍碳纤维含量的镀镍碳纤维/环氧树脂复合材料的屏蔽能力相差不大; 在中高频频段(MHz、 GHz频段), 镀镍碳纤维/环氧树脂复合材料屏蔽效能主要决定于材料的电阻率。     

填充型聚合物基复合材料的导电和导热性能

研究了高密度聚乙烯为基体、炭黑和炭纤维为填料复合体系的导电和导热性能。发现当导电填料的含量达到渗流阈值时,复合材料的电导率急剧升高;而在渗流阈值附近,其热导率未出现突变。这表明电导渗流现象不完全是由导电粒子通过物理接触生成导电链所致。其导电机制是相当数量的导电粒子相互发生隧道效应。     

碳包钴纳米颗粒/聚二甲基硅氧烷复合热界面材料的制备和性能

为了制备具有良好的热导率、热稳定性、导电性和柔顺性的纳米颗粒填充硅树脂复合材料,首先以乙基封端聚二甲基硅氧烷(PDMS)为基体材料,以碳包钴纳米颗粒(C@Co)为填料,采用研磨共混法制备了C@Co/PDMS复合热界面材料。然后,运用TEM、XRD、Raman和SEM分别对C@Co的微观结构、物相、石墨化程度和分散性进行了研究。最后,研究了C@Co含量对复合热界面材料的热导率、热稳定性、导电性和柔顺性的影响。结果表明:该复合热界面材料的热导率随着C@Co含量的增加而增大,当C@Co的含量为24wt%时,复合材料的热导率达到最大值1.64 W/(m·K),比纯PDMS的提高了10.7倍;TG分析表明,添加24wt%的C@Co后,复合材料的起始分解温度和最终分解温度比纯PDMS的分别提高了约70℃和80℃,说明C@Co能提高复合材料的热稳定性;随着C@Co含量的增加,复合热界面材料的电导率非线性增大,拟合试差计算的逾渗阀值为10wt%,即C@Co含量小于10wt%时复合材料的绝缘性良好,而填充24wt%的C@Co时复合材料的电导率为9.38×10-3 S·m-1;复合材料的硬度适中,处于17.6~26.8HA范围内,表明该复合材料的柔顺性较好。因此,24wt%C@Co/PDMS复合材料不仅能满足热界面材料电性能的基本要求,且具有良好的热导率、热稳定性和柔顺性。     

KD-II型碳化硅纤维热输运性质的实验研究

SiC纤维是复合材料SiC_f/SiC中的组分材料, 其力学性能已经得到实验验证, 但热学性能尚未见报道。本研究采用综合T型法测量了不同温度热处理的KD-II型SiC纤维在80~300 K温度范围内的电导率、热导率和塞贝克系数, 热处理温度分别为1400、1500和1600℃。研究发现, 在实验设定的热处理温度范围内, SiC纤维电导率不随热处理温度改变而改变, 但其热导率随热处理温度升高有显著的变化。在环境温度为290 K时, 1600℃热处理的SiC纤维热导率为11.6 W•m^-1•K^-1, 比未热处理的材料提高了42%以上。     

碳纤维增强水泥复合材料的电导性能及其应用

研究了碳纤维增强水泥复合材料的电导性能, 用扫描电子显微镜(SEM ) 观察了材料产生电导渗流时的显微结构, 讨论了纤维掺量和纤维长度对电导性能的影响以及受载过程中材料电导率的变化规律。结果表明, 适当控制碳纤维的尺寸、含量, 可以明显提高材料的电导性能; 材料结构中存在电导渗流现象, 渗流阈值随受载过程而变化; 碳纤维增强水泥复合材料能够作为本征机敏材料, 反应试件受载时的应力应变关系。     

航天复合材料热导率测量的实验研究

通过实验研究了复合材料中玻璃纤维和碳纤维的不同配比对热导率影响。采用瞬态平面热源法,使用Hotdisk热常数分析仪获得了不同配比下玻璃纤维-碳纤维复合材料热导率与温度变化曲线。实验结果表明:随着温度降低,复合材料热导率减小;复合材料的热导率都随着碳纤维布含量的增加而升高。     

AlN/聚乙烯复合基板的导热性能

利用模压法制备 ＡｌＮ／聚乙烯复合基板。初步研究了 ＡｌＮ的结晶形态和填加量对复合基板导热性能的影响,并初步探讨了复合材料热导率的计算模型．结果表明：复合基板的热导率随ＡｌＮ填加量的增大,最初变化很小,而后迅速升高,随后增长速度又逐渐降低．ＡｌＮ以晶须形态填加,对提高复合材料的热导率最为有利,纤维次之,粉体最差．     

碳纤维随机填充橡胶复合材料导热性能的数值模拟

运用随机顺序添加算法RSA(Random sequential addition method),基于均匀化理论建立了碳纤维填充橡胶复合材料代表体积单元RVE(Representative volume element)模型,利用有限元方法数值模拟研究了碳纤维对橡胶复合材料导热性能的影响。结果表明:在相同的填充分数下,碳纤维根数对复合材料导热性能的影响较小;合理安排碳纤维空间分布及纤维取向能有效提高复合材料的导热性能;复合材料的导热性随着碳纤维填料含量及长径比的增加而增大;与理论模型相比,基于碳纤维填料随机分布模型所得模拟结果与实验值较接近,尤其在高填充分数时与实验值吻合较好,可以更好地预测纤维填料填充复合材料的导热性能,对制备具有高填充分数的高导热复合材料具有一定的指导意义。     

颗粒填充导电复合材料的传导特性

介绍了导电聚吡咯颗粒作为填充相,聚乙烯和聚苯乙烯作为基体相的导电复合材料的结构、导电特性、导电率的温度依赖性以及导热特性等.讨论了颗粒填充复合材料的制备工艺、结构、传导特性之间的关系.