静电纺丝法制备MnO_x掺杂聚丙烯腈碳纤维及其对超级电容性能的影响

利用静电纺丝技术制备了不同乙酸锰(Mn Ac2)含量的聚丙烯腈(PAN)基复合纤维(Mn Ac2/PAN),经预氧化和高温碳化后得到Mn Ox/C复合纤维;利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和热重分析(TGA)等方法对纤维进行结构表征,并利用循环伏安、恒电流充放电和交流阻抗技术对复合纤维进行了电化学性能测试.结果表明:复合纤维表面相互粘连形成三维枝状结构,这种结构有利于碳纤维之间导电性的提高;掺杂Mn Ox后碳纤维的超级电容性能得到显著提高,其中乙酸锰质量分数为2%和4%的Mn Ac2/PAN纤维碳化后的产物在0.05 A/g时的比容量分别高达186.0 F/g和156.4 F/g,而纯PAN碳纤维的比容量仅为90.0 F/g.     

红麻纤维苄基化改性

运用正交试验研究了NaOH质量分数、氯化苄用量、季铵盐用量、反应温度、反应时间等因素对红麻纤维苄基化改性接枝率的影响。苄基化红麻的最佳工艺为:用30%的NaOH对红麻预先浸润20min后,与8mL的氯化苄、0.1g的相转移剂在100℃下反应2.5h,得到苄基化红麻纤维的接枝率为174%。通过IR、SEM对改性前后的红麻纤维进行微观结构表征和分析,并进行吸水性和耐热性测试。苄基化改性之后,红麻纤维表面羟基发生醚化反应,纤维表面粗糙,结构松散,被大量片状附着物包覆。相比红麻纤维,苄基化红麻纤维的平衡吸水率降低,且更容易碳化,具有一定的阻燃性。     

悬浮油滴在改性PAN纤维膜上的行为研究

针对大气环境中的气溶胶悬浮油滴的过滤式处理,以PAN纤维膜为实验介质,研究气溶胶油滴在PAN纤维膜及改性处理后的PAN纤维膜上的富集规律和演变的行为. 实验结果表明,油滴在不同表面能的纤维上的结构不同. 油滴在PAN纤维上形成轴对称结构,在改性PAN纤维上形成非轴对称结构. 随着油滴在纤维上的富集,改性PAN纤维上的非轴对称油滴逐渐转变为轴对称油滴. 油滴在改性PAN纤维和PAN纤维上的最终形态都不能铺展形成液膜,而是形成轴对称的油滴. 通过测量纤维膜压力降和液体穿透压可以发现,改性PAN纤维膜相比原始PAN纤维膜,能够避免油滴浸润,具有阻隔油滴侵入纤维膜内部的作用.     

极温冻融-荷载作用下碳纤维复合材料修复试件损伤分析

为了研究碳纤维复合材料(CFRP)对冻融损伤混凝土柱的修复效果,按照混凝土耐久性及碳纤维加固规范要求,对混凝土试件进行冻融0、50、100、150、200次后,采用不同修复间距、不同纤维量CFRP,对其进行修复,再进行轴压试验,以压缩荷载、竖向整体位移、膨压比等为参数研究试件微观结构下CFRP修复冻融损伤受压性能,提出了CFRP修复冻融损伤混凝土受压模型.试验结果表明:冻融循环对混凝土抗压性能影响很大,CFRP修复技术能够有效提高冻融损伤混凝土抗压承载力,最大可提高630.6％,同时,CFRP修复试件承载力的提高与修复间距无关,而与CFRP的纤维量有关.修复试件的竖向整体位移随着冻融次数的增加而增大,随着CFRP修复间距的增大而减小.膨压比随着冻融循环先减小后增大再减小,膨压比峰值从"凸"型逐渐变为"凹"的塌陷底峰值,且峰值距离逐渐减小.通过纤维修复混凝土冻融损伤微观分析,建立了混凝土粘塑性损伤模型,研究了混凝土破坏过程及荷载-应变关系,验证了模型合理性.     

纤维自密实混凝土的压拉性能及混杂效应

在自密实混凝土(SCC)中单掺、混掺玄武岩纤维(BF)和聚丙烯腈纤维(PAN)制备纤维SCC试件,对标准养护28d的纤维SCC试件进行强度试验,研究单掺、混掺BF与PAN含量对SCC压拉性能的影响,探讨纤维SCC的微观结构和纤维的混杂效应。结果表明：掺入BF和PAN均能提升SCC的压拉强度,且劈裂抗拉强度的提升效果较抗...     

改性PAN基纳米纤维膜的防水透气性能研究

用超声分散法对二氧化硅(SiO_2)纳米颗粒进行分散处理,加入聚丙烯腈(PAN)进行PAN的溶解,经气流纺丝工艺制备SiO_2/PAN杂化纳米纤维膜,并在空气中低温煅烧进行预氧化处理,用该方法制得的纤维膜具有良好的透气性。使用扫描电子显微镜对纤维膜表面进行观察,研究了不同SiO_2掺杂量的纤维膜表面形貌与防水透气性能的变化。结果显示,SiO_2的加入和预氧化大大提高了材料表面的粗糙度,减少了纤维膜内的微孔孔径,提高了PAN纳米纤维膜的拉伸强度,从而使预氧化SiO_2/PAN杂化纳米纤维膜具有良好的防水透气性。     

玄武岩纤维加固混凝土梁式结构的研究综述

玄武岩纤维复合材料(BFRP)是一种新型的加固材料,成为了代替碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等传统加固材料的新一代复合加固材料.与碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等相比,玄武岩纤维有耐高温、耐腐蚀、成本低廉、生产方便等优点.本文重点总结玄武岩纤维最近5年在国内的研究方向与成果,并分析玄武岩纤维在钢筋混凝土梁式结构中的应用与前景展望.     

聚丙烯腈/柠檬酸复合纳米纤维膜的制备与调湿性能

采用静电纺丝技术制备了柠檬酸(CA)掺杂的聚丙烯腈(PAN)复合电纺纳米纤维膜,CA可以显著增大纳米纤维膜的比表面积和提升浸润性。采用红外光谱(IR)、扫描电镜(SEM)等手段对纳米纤维膜的结构与微观形貌进行了表征,以氯化锂(LiCl)溶液为调湿溶液浸泡复合纳米纤维膜,在实验室自制实时连续监测模拟装置中进行模拟调湿性能测试。结果表明:与纯PAN纳米纤维膜相比,PAN/CA6(CA的质量分数为6%)复合纳米纤维膜比表面积提高近6倍,水接触角减小10°,浸润性明显提升,且相同条件下,除湿率提高56.8%,吸湿速率更快。     

碳纤维增强摩擦材料的摩擦表面层

利用D-MS摩擦磨损试验机研究了碳纤维增强摩擦材料的摩擦磨损性能,并利用扫描电镜和能谱仪对其表面结构和微区成分进行了观察和测定,对热重分析试验的结果和摩擦磨损性能试验的结果进行了分析。结果表明:碳纤维摩擦材料在100～300℃内随温度升高摩擦磨损性能无明显降低,摩擦因数有所提高。碳纤维摩擦材料摩擦表面可分为富铁层、热力疏松层、变形强化层三层。摩擦表面工作层对材料表面获得稳定的摩擦磨损性能起重要作用。碳纤维的高导热性对材料的摩擦表面层结构有重要影响,它有利于减少热影响表面层深度,在本试验条件下,摩擦热影响表面层的深度约为0.55mm。     

不同交流电频率下碳纤维水泥基材料的导电特性

研究了交流电不同频率下碳纤维水泥基(CFRC)材料的导电特性,针对不同纤维掺量的试样进行了对比试验.结果表明,碳纤维掺量处于渗流阈值以下的CFRC材料随频率升高其阻抗-频率曲线均呈现相似的变化规律;且随着碳纤维掺量增大,阻抗随频率变化的趋势减缓.建立了CFRC材料内部的等效电路模型,以描述其在交流电情况下的导电特性,并对模型进行了线性回归计算及相关性分析,验证了模型的合理性.研究结果显示,CFRC材料的交流电阻低于直流电阻,其电容值随碳纤维掺量增大而增大.     

用透射电镜研究湿纺原丝-预氧丝-炭纤维的微观晶貌

借助于透射电镜 ,对表面化学改性处理后的炭纤维原丝及预氧丝的形貌、表面及内部结构进行初步的研究 ,并对在连续炭化时不同温度区间所得到炭纤维的形态进行了分析 ,结果表明 :用TEM可以分析聚丙烯腈原丝及预氧丝和炭纤维的内部和表面的缺陷 ,作为生产炭纤维的原丝应该具有高的取向度和结晶度 ,并且内部缺陷要尽量的少     

汽车无石棉制动摩擦片材料研究现状

概述了目前复合纤维摩擦材料、半金属摩擦材料和粉末冶金材料三类无石棉摩擦材料配料特点,并从性能、应用范围和研究现状等角度进行了比较。发现碳/碳复合材料具有优良的摩擦特性,是国内外摩擦材料研究应用的热点。阐述了我国有些无石棉汽车刹车材料在连续、大量、高速及优质生产方面与国外的差距,具体表现为配料、工艺参数采用自动化控制、制品表面烧伤处理、产品工艺操作、工艺设备和实验手段等几个方面。     

重铬酸钾溶液预处理及活化对炭纤维比表面积的影响

炭纤维在活化前比表面积小于2m^2／g，通过适当的活化方法可以不同程度提高炭纤维的比表面积．以PAN基炭纤维为原料，用K2Cr2O7溶液进行预处理，再用水蒸汽进行活化．通过考察预处理时间、K2Cr207溶液的浓度、活化时间，得到在10％K2Cr2O7溶液预处理0．5h、再水蒸汽活化2h的条件下，炭纤维的比表面积可达1023m^2／g．     

活性碳和LiOl添加剂对聚丙烯腈超细纤维的影响

将活性碳粉末和LiCl粉末分别加入聚丙烯腈纺丝液中,采用滚筒接收的静电纺丝方法制备具有定向排列分布的超细纤维。采用电子扫描显微镜观察纤维表面形态,采用红外光谱仪和X射线衍射仪分析纤维内部结构,采用KE孓G1拉伸仪测试纤维膜的力学性能。分析发现：添加剂的加入会改善纤维沿滚筒旋转方向的定向排列程度但都降低材料的拉伸强力;随着活性碳含量的增加,纤维的直径逐渐增加,纤维膜的力学性能变差;而LiCl加入后提高了纤维中大分子的取向排列程度,纤维膜的断裂强度呈现先增大后减小的趋势;当LiCl含量为0．6％时,纤维具有较好的断裂伸长率。     

多向编织炭/炭的复合材料烧蚀性能

利用以星型交流电弧加热器为核心的地面模拟系统对三维5D编织炭/炭复合材料的烧蚀行为进行了考核,通过对材料烧蚀表面温度、形貌的在线实时监测及烧蚀后微观结构的观察,研究了该类材料的烧蚀行为.研究发现:三维5D编织炭/炭复合材料的烧蚀是热化学烧蚀和机械剥蚀的综合作用,构件边缘区域以机械剥蚀为主,中心区域表现为热化学烧蚀和机械剥蚀相互耦合,没有明确的分界;基体炭与炭纤维的抗烧蚀性能相差较大,炭纤维的抗热化学烧蚀性能、抗机械剥蚀性能明显高于基体炭,烧蚀后试件烧蚀表面仅剩下凸起的纤维束骨架结构;三维5D编织炭/炭复合材料的烧蚀性能表现出较强的各向异性,在轴向体现为单根纤维失去周围基体支持而发生剥离,抗烧蚀性能相比较好;在径向体现为烧蚀表面脱层,抗烧蚀性能相比较差.     

连续碳纤维增强金属基复合材料增材制造工艺

针对连续碳纤维增强金属基复合材料增材制造工艺开展系统性实验探索,研究结果表明：在对碳纤维进行表面改性后,可以实现打印过程中熔融金属基体与碳纤维的良好浸润复合;送丝速度对单道沉积路径表面质量、路径宽度及其纤维体积分数影响较大,当送丝速度为4 mm/s时,沉积路径表面质量较好,路径宽度约为1.5 mm,碳纤维体积分数约为3.43%;沉积路径搭接率对打印单层表面质量影响较大,当搭接率为50%时,单层表面质量较好;基于优化后的实验参数,实现了连续碳纤维增强金属基复合材料薄壁件以及拉伸样件的直接增材制造,薄壁件内碳纤维与金属基体形成了较好结合,而且连续碳纤维对于复合后材料的抗拉强度起到了显著增强作用.     

碳纳米纤维／镍管复合材料的制备

采用化学镀法在化学纤维布表面覆盖均匀镍层,通过热处理去除基体后获得中空镍纤维管;将其置于化学气相沉积装置中,通过调整合适的氢气和甲烷流量比及气压条件制备了以中空微米镍纤维管为主体结构、碳纳米纤维（CNF）以及金属管体结构为存储介质的碳纳米纤维／镍管复合纤维材料．运用扫描电子显微镜（SEM）分析中空镍纤维及复合纤维管表面形貌,x射线衍射（XRD）对复合纤维管晶相组成进行表征．结果表明,利用模版法制备出的中空镍纤维管孔径在10μm左右,管壁厚约0．5μm;化学气相沉积制备过程中,当微波功率500W,氢气和甲烷流量比100：6,气压4．0kPa,沉积时间5min时,复合纤维管外壁和端口内壁均匀沉积长径比较大且直径均匀分布的碳纳米纤维,碳纤维直径约50nm;复合纤维成分为碳纳米纤维、镍和三镍化磷合金相,其中碳纳米纤维表现为石墨相．表面覆盖有碳纳米纤维的镍管复合材料,增加了材料自身的吸附存储和导电性能,可应用于多相催化、电容存储和电极材料等领域．     

丙烯酸在碳纤维表面的电聚合改性

为了提高碳纤维与树脂基体之间的粘结性能,采用循环伏安法,以丙烯酸为聚合单体对碳纤维进行了电聚合改性.利用傅里叶红外光谱仪和扫描电子显微镜研究了改性前后碳纤维表面的结构变化,并利用电脑伺服控制材料试验机对复合材料进行了力学性能测试.结果表明:当丙烯酸浓度为0.3 mol/L、循环次数为10次时,碳纤维的改性效果最佳;改性后的碳纤维在红外光谱的2 680 cm-1附近出现了—OH特征吸收峰;复合材料的层间剪切强度由10.50 MPa增加到了23.44 MPa,提高了123.21%;改性后碳纤维表面出现了圆片状丙烯酸聚合物层,且可与环氧树脂基体紧密结合.     

混杂纤维沥青混合料低温抗裂性的研究

为提高沥青混凝土的低温性能,将聚酯纤维、聚丙烯腈纤维、木质素纤维复合掺入SMA沥青混合料中做正交分析,通过劈裂试验和小梁弯曲试验,对沥青混合料低温抗裂性能进行研究.试验表明:混杂纤维沥青混合料的低温性能明显高于仅加入木质素纤维;通过极差分析和方差分析,当聚丙烯腈纤维、聚酯纤维、木质素纤维掺量分别为0.2％,0.2％,0...     

Phase representation and property determination of raw materials of solid lubricant

The composition, microstructure, mechanical and frictional properties of PTFE and its fillers were represented and analyzed by XRD, SEM, DSC, XPS and large-scale polarizing microscope. The results show that PTFE has a flocculent structure with high melt temperature and decomposition temperature, big contact angle and crystallinity, and low surface hardness, compression strength, friction coefficient, wearing capacity and surface energy. Cooling rate influenced the friction coefficient and wear resistance. Graphite and molybdenum disulfide have a flake structure, and molybdenum disulfide has a big contact angle and low surface energy. Copper powder has a globular structure and its chief component is Cu-Pb alloy, and there is a loose layer on the surface. Carbon fiber has a rod structure and there are C=O and C-O-C polar groups on the skeleton surface. The decreasing order of water absorption capacity is graphite, carbon fiber, molybdenum disulfide, PTFE and copper powder.