碳纤维表面 h-BN 耐高温涂层的制备及表征

目的在碳纤维表面制备六方氮化硼涂层,以提高纤维的抗氧化、耐高温性能,拓宽其在高温领域的应用。方法以硼酸、尿素、氨气和氮气作为原始材料,先通过浸渍法在碳纤维表面涂覆硼酸和尿素的混合溶液,然后将其放置在氨气和氮气氛围中进行高温热解。采用电子显微镜分析涂层的形貌,观察涂层与碳纤维的结合是否良好;采用傅里叶红外光谱、X射线电子能谱及X射线衍射等测试技术对涂层的成分和结构进行表征。结果碳纤维表面的涂层连续,形貌良好。红外光谱中,在1399,799 cm-1处存在B—N键和B—N—B键的特征峰。X射线衍射图谱中,在43.64°和53.93°存在六方氮化硼(001)晶面和(004)晶面的特征峰。X射线电子能谱分析表明,涂层中存在O,B,C和N四种元素,且B与N的原子比接近1∶1。结论实验中成功制备了h-BN涂层碳纤维,且涂层和碳纤维结合较好。涂层中的h-BN结晶度良好,纯度较高,但少量氧化物的存在会对h-BN涂层碳纤维耐高温性的提升有所影响,如何进一步提高h-BN涂层的纯度有待研究。     

碳纤维表面BN涂层的制备和表征

采用溶液浸涂法,添加聚乙烯醇作为中间转换物,在碳纤维表面制备了氮化硼涂层。采用SEM、FT-IR、XPS、TGA等测试技术对涂层的成分、结构、形貌进行了表征。实验结果表明,纤维表面没有开裂剥落,涂层与碳纤维结合良好,涂层碳纤维热稳定性良好,B和N的原子分数分别为15.69%和16.97%,hBN涂层的纯度较高。     

空心结构短切碳纤维散射特性研究

在相同质量分数下空心碳纤维相对实心碳纤维数量更多,可以形成更致密的网络结构,因而有更好的应用特性.为了研究空心结构短切碳纤维的散射特性,基于有限元方法,推导了支配方程,对单根纤维建立仿真模型,并进行区域离散和设定边界条件,建立方程组并求解出碳纤维表面电场的分布情况.计算结果表明,相同外直径下,空心碳纤维表面电场强度比实心碳纤维小;空心碳纤维表面电场强度随着直径、壁厚和电导的增大而增大.