环己烷浮游催化法在碳纤维表面生长碳纳米管

以环己烷为碳源、二茂铁为催化剂前躯,采用浮游催化法成功的在碳纤维表面生长了碳纳米管(CNT),制备了多尺度杂化材料CNTs/CF。实验重点考察了反应温度、二茂铁浓度、载气等参数对CNT在纤维表面生长的影响,通过扫描电镜(SEM)、投射电镜(TEM)研究了CNTs/CF的形貌及产物CNT的微观结构。当固定反应温度为820℃、二茂铁-环己烷浓度为2g/100mL时,随着氢气在载气中含量在0～100%范围内变化,产物CNT直径亦有86nm降低至39nm。通过单丝拉伸测试发现,相比初始碳纤维,不同长度的CNTs/CF单纤维强度下降幅度均在10%以内。     

水热法在碳纤维表面生长ZnO纳米线及性能研究

采用水热法在碳纤维表面生长ZnO纳米线,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和SmileView软件对ZnO纳米线进行分析。XPS结果确认碳纤维表面纳米线为ZnO纳米线,SEM图片说明T700碳纤维表面ZnO纳米线取向度高于T300碳纤维表面ZnO纳米线,关于生长时间的分析表明最优值为4h。此外,通过附着生长在碳纤维表面制备了改性的ZnO纳米线,XPS测试结果表明ZnO纳米线表面涂层为CoO。     

炭纤维中微孔在模拟复合材料石墨化过程中的演变(英文)

将聚丙烯腈基炭纤维在石墨化炉中维持定长加热,以模拟炭/炭复合材料制备过程中炭纤维结构的变化,并采用小角X射线散射(SAXS)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)检测石墨化过程中的结构演变。随着温度的提高炭纤维中微孔的平均回转半径、长度、宽度、截面积和体积分数呈现先减小后增大的趋势,并在约2300℃出现极小值。炭纤维中孔隙尺寸的变化与炭层片的活动性密切相关。炭层的缩合和有序化导致孔隙率的减小,而炭层在更高温的簇状化导致孔隙尺寸的增大。     

中孔活性炭电极储电影响因素研究

选用树脂基中孔活性炭作为双电层电容器的电极材料 ,通过水蒸气活化提高活性炭的比表面积 .实验发现 ,随着活化时间的延长 ,活性炭收率降低 ,活化 2 h烧失率高达 73.5 % ,比表面积从原来的 761 m2 g增加到 1 480 m2 g.孔结构分析表明 ,随活化时间的延长 ,在 2 nm附近孔容分布强度增强 .活性炭电极的放电时间和比电容随活化时间的延长而增加 ,但增速变缓 ,活化 2 h活性炭的比电容最高为 1 85 .84F/ g,增加了 2 8.9% .     

石油渣油空气氧化和氮气热缩聚的比较研究

以石油渣油为原料，通过在220℃空气氧化300－720min和在310℃氮气热缩聚130－370min制备了一系列具有相近软化点的石油沥青。通过NMR、FT－IR、元素分析、软化点测定、偏光光学分析、热重和族组成分析等进行原料与石油沥青的化学结构分析。在1．6MPa、480℃下将石油沥青进行焦化，考察了焦产率和光学组织结构变化情况。结果表明，空气氧化和氮气热缩聚可提高石油沥青的软化点、焦产率和正庚烷不溶物含量。与氮气热缩聚沥青相比，相近软化点的空气氧化沥青具有较高的H／C原子比和O／C原子比。空气氧化石油渣油在提高焦产率方面更有效。空气氧化和氮气热缩聚方法得到的沥青成焦后均生成各向异性广域光学结构。     

炭纤维前驱体丙烯腈-丙烯酰胺共聚物溶液的流变性

采用锥板流变仪,研究了共聚单体丙烯酰胺(AM)含量对聚丙烯腈溶液流变性的影响,探索一种预示炭纤维前驱体聚丙烯腈溶液可纺性的方法。发现:在低剪切速率区(<200 s-1),黏度随AM引入增加;在高剪切速率区(>200 s-1),均聚物和共聚物的流动曲线几乎重合。溶液的弹性因AM的引入而变大,松弛时间延长了5~6倍,这可能会造成纺丝过程中更大的挤出胀大比,溶液可纺性下降。溶液的时间稳定性和温度敏感性随AM的引入而降低。     

超级活性炭储氢性能研究

由高硫焦制备出一系列超级活性炭 ,并在 0～ 10MPa、93～ 2 93K范围内 ,考察了SBET 为 3886m2 ·g- 1的超级活性炭对氢的吸附、解吸特性。结果表明 ,氢的吸附能力随超级活性炭比表面积的升高而增加 ,随着温度的降低而增大 ;在 2 93K 5MPa、93K 6MPa条件下 ,储氢质量分数分别达 1 9wt%、9 8wt% ;氢的等温脱附率为95 9%     

碳纤维国产化的若干技术瓶颈

近年来,国产碳纤维产业化建设不断推进,应用领域不断拓展,已基本形成了以复合材料研制生产单位为牵引、科研院所为技术研发主体、多种经济体制下的产业化基地等元素组成的国产高性能碳纤维研发、生产和应用体系,显示出了国产碳纤维应用市场的巨大潜力。然而,同比国外先进制造水平,我国碳纤维研发和产业化技术相对落后,碳纤维产业仍然处于培育阶段。     

碳纤维微观结构表征:小角X射线散射

小角X射线散射技术(SAXS)是研究碳材料内部微孔结构的重要方法之一.当X射线照射到样品上时,如试样内部存在任何纳米尺度的密度不均匀区,在入射X射线束周围小角度范围内均会出现不同程度的X射线散射现象.基于此,利用SAXS不仅可以获得碳材料的孔结构信息,更微观的微电子密度起伏和较大尺度的微原纤结构信息都可以通过适当的方法解析出来.近年来,针对碳纤维等碳结构的SAXS解析理论逐渐深入,包括Debye相关距离理论等经典理论纷纷出现新的应用尝试,而Unified fit模型、"Ruland streak"法等的出现也使研究者对碳结构有了更新和更全面的理解.首先,准两相体系下碳纤维微观结构的SAXS分析取得突破.以De-bye相关距离理论为突破口对碳纤维散射体系类型进行分析时发现,碳纤维与其石墨化纤维在微观和介观尺度上存在显著差异性,其差异性的根源在于碳的无定型结构状态,且此类结构的散射信息可以被SAXS所捕捉,进而成为总散射强度的分量.此时,利用Unified fit模型或"双Debye"模型可以很好地分析准两相体系中无定形结构和微孔的结构特征.其次,基于"Ruland streak"法的散射体取向分析方法被成功应用于碳纤维孔结构分析.该方法假设了择优取向的散射体具有较大的长径比,而散射强度主要集中于散射体主轴的法向,单个散射体将产生一个沿法向的散射条纹,因此散射体的取向可以通过分析接收器平面内散射体法向散射信号的分布而得到.此外,将Porod理论应用于碳结构内部微电子密度起伏分析和将麦克斯韦函数应用于碳纤维孔结构分布分析也是近年来涌现的新理论、新技术.据此本文综述了近年来应用SAXS对碳纤维进行微观结构表征的进展,对SAXS应用于碳材料微电子密度起伏、分形结构、孔隙结构、择优取向、无定形结构的测试及数据解析进行了详细阐述.