碳纤维抗拉模量的非虎克特性

本文测定了两种聚丙烯腈基和一种各向同性沥青基碳纤维的模量应变曲线，发现它们的抗拉模量随应变的变化并不成线性关系。其模量应变曲线可以分为两个区域：在低负荷区，三种碳纤维的模量均随着应变的增加而增加。在高负荷区，聚丙烯腈基碳纤维抗拉模量随着应变的变化很小，且两者成线性关系；各向同性沥青基碳纤维的模量则随应变的增加而有所下降。为了对碳纤维非虎克特性进行解释，在本文中引入了原纤解皱潜力及其数密度分布函数…     

碳纤维/聚乳酸复合材料的结晶性能和流变特性

以碳纤维（CF）作填料,制备了CF/聚乳酸（CF/PLA）复合材料,CF的质量比（CF∶PLA）为1%、3%、5%、10%和15%。研究了PLA及CF/PLA复合材料的结晶性能和流变特性。结果表明,质量比≤3%时,CF在基体中起到了异相成核的作用,提高了PLA的结晶性能,XRD衍射峰强度增强,CF/PLA复合材料结晶温度和结晶度分别提高到112.5℃和30.7%,流变特性与纯PLA相似。CF的质量比增加到5%时,达到"渗流阈值",黏度激增,限制了分子链段的自由运动,导致CF/PLA复合材料结晶性能下降。CF质量比为15%时,CF/PLA复合材料结晶温度降低至93.1℃,结晶度只有2.5%。     

碳纤维复合结构的抗侵彻性能分析

为了深入研究碳纤维复合材料新型结构的抗侵彻特性,该文通过构建碳纤维复合结构侵彻模型解析碳纤维的抗侵彻特性和毁伤机制,并通过搭建高速运动分析系统总成对碳纤维模型进行验证。研究结果表明,有限元模拟与试验输出的剩余速度偏差不超过4.5%,模拟后得到的破坏状貌与试验结果比较吻合,因此可以用来构建碳纤维复合结构的有限元模型。弹丸以250 m/s速度侵彻,无法击穿靶板,但是靶板的最内层会产生拉伸损伤。铝合金抗冲击效能不高,聚氨酯泡沫对弹丸动能的损耗较小,而碳纤维材料铺层结构抗侵彻能力较强。     

纳米碳纤维的制备方法及其吸波特性

论述了高温吸波材料--纳米碳纤维的制备方法、吸波性能,并通过比较给出了不同制备方法的特点;讨论了温度、掺杂和表面改性等对纳米碳纤维吸波性能的影响,展望了纳米碳纤维及其复合材料的应用前景.     

碳纤维增强木质复合材料电阻率-温度特性研究

介绍了碳纤维木质复合材料的制备及其电阻率测试方法,研究了不同掺量的碳纤维木质复合材料的电阻率随温度变化的规律。研究结果表明,碳纤维增强木质复合材料具有温敏特性,随着温度的升高,试件电阻率随温度的升高而下降,呈现NTC效应,而在相同温度条件下,电阻率随碳纤维含量的增加而下降。     

短碳纤维电磁特性及其在吸波材料中应用研究

研究了掺混短碳纤维后材料在电磁波作用下某些宏观物理量的响应特性。结果表明：调整纤维长度及含量可在很宽范围内调整材料的电磁参数与衰减量，将为研制与设计高性能吸波材料及电磁屏蔽等功能材料提供依据。     

基于锥形量热法的典型碳纤维/环氧复合材料燃烧特性

采用锥形量热仪实验研究环氧树脂基体、T300碳纤维/环氧复合材料及T300碳纤维/环氧-泡沫层合板(上下层为T300碳纤维/环氧复合材料,中间层为4mm厚的Divinycell H60泡沫芯材)在不同火灾环境下的燃烧性能。对比分析其点燃时间、热释放速率、总烟气释放量和CO生成速率等燃烧特性参数的变化规律。利用SEM测试T300碳纤维/环氧复合材料燃烧前、后表面形貌图像和环氧树脂基体和T300碳纤维/环氧复合材料燃烧形成炭层的形貌图像,分析碳纤维在碳纤维/环氧复合材料热解、燃烧过程中的影响作用。结果表明,随热辐射强度的增加,三种实验样品的平均点燃时间均缩短,热释放速率峰值和300s内热释放速率均值均增大,峰值出现时间提前,燃烧后残余率均降低。碳纤维对环氧树脂热解和燃烧起到抑制作用,其点燃、放热及达到热释放速率峰值的时间延后,T300碳纤维/环氧-泡沫层合板中泡沫芯材的燃点较低,使其平均点燃时间、热释放速率峰值出现时间及CO开始释放时间提前。T300碳纤维/环氧复合材料和T300碳纤维/环氧-泡沫层合板燃烧后均出现明显的分层现象,力学性能丧失,整体结构被破坏。碳纤维的存在能够有效抑制碳纤维/环氧复合材料的热解及燃烧,并能有效抑制在燃烧过程中产生融滴、喷溅和大量黑烟。     

连续碳纤维增强水泥基复合材料的传感特性研究

修补和加固的在役混凝土结构需要有效的手段来监测和评定其安全状况。研究了连续碳纤维增强水泥基复合材料三点弯曲梁在不同加载方式下,其电阻与变形之间的变化规律,探究连续碳纤维增强水泥基复合材料的传感特性。结果表明,连续碳纤维增强水泥基复合材料试样的应变-电阻敏感度高于电阻应变片,线性度、滞后性较好,蠕变小,稳定性较好。据此,可将连续碳纤维增强水泥基复合材料用来制作感知结构损伤的传感器,实现对大型土木结构的在线健康监测。如果将其用作修补材料,那么在修补加固破损结构的同时,还可利用其应变-电阻敏感性长期在线动态监测结构的损伤及修补质量。     

碳纤维编织复合材料层合板抗侵彻性能研究

通过弹道冲击实验开展了碳纤维编织复合材料层合板的抗侵彻性能研究,进行了动态响应分析和损伤模式分析。建立了基于Hashin失效和Yeh分层失效准则的渐进损伤模型,运用ABAQUS有限元软件模拟了碳纤维编织复合材料层合板的侵彻失效过程,采用Lambert-Jonas公式拟合了柱状弹侵彻层合板弹道极限曲线,对比分析了碳纤维编织复合材料层合板侵彻实验与数值模拟的弹道极限速度及损伤形貌。结果表明,层合板侵彻损伤模式主要为分层、纤维断裂和基体开裂失效,弹道极限速度数值模拟结果与实验结果吻合较好。     

高模量炭纤维的研制

进行了高模炭（石墨）纤维工艺的研究。对五种用作石墨化原料的炭纤维进行了评价，选择其中四种进行了石墨化工艺的研究。结果表明，当原料纤维抗拉强度达到３．５ＧＰａ，模量在２３０ＧＰａ以上时，采用石墨化温度为２５００℃以上时，可制得强度为２．７ＧＰａ，模量３９０ＧＰａ的炭（石墨）纤维。同时，，还对高模量炭纤维的表面处理技术进行了研究。     

炭纤维层间化合物的制备及其膨化（英文）

在浓硝酸溶液（13mol/dm^3)中，通过恒电流电解，成功地进行了中间相沥青和聚丙烯腈基两种炭纤维（MPCF，PANCF）的硝酸插层。虽经水洗和干燥后有部分被分解成残余化合物，但从其层间距增至0.78nm左右这一现象证实已形成了层间化合物。经急剧加热至100℃后，观察到了显著的形貌变化，单根纤维沿着纤轴被劈裂开，转变成一束微纤维。低结晶度PAN－CF经急热处理后，被观察到了这种膨化现象。对经2000℃左右处理的MPCF，在两个阶段，电解时CF的电势明显增加：1500℃处理的MPCF电解电势逐渐增加，而1150℃处理的MPCF，此值几无上升。     

活性碳纤维对氙气的吸附

用不同基体制备的活性碳纤维的孔径分布有明显变化,吸附氙气的量明显不同．聚乙烯醇缩甲醛ＡＣＦ有较好的吸附量,活化温度的升高以及活化时间的延长均不利于氙气的吸附,而降低吸附体系的温度,可以明显地提高活性碳纤维对氙气的吸附量．     

Lyocell纤维与国产粘胶纤维的对比研究

对Lyocell纤维与国产粘胶纤维的结构和性能进行了各方面的对比,小角X－ray衍射测定的孔径分布表明Lyocell纤维所包含的大尺寸孔洞比例少于国产粘胶纤维,广角X－ray衍射分析的结果表明两者具有相似的结晶结构,但前者结晶度明显高于后者;Lyocell纤维的表面形貌的优越性是通过扫描电镜技术体现出来的;统计计算表明,Lyocell的强度明显高于国产粘胶纤维,文中沿用制备国产粘胶基钢纤维的工艺条件成功地制得了Lyocell基炭纤维,并与粘胶基炭纤维进行了强度比较。     

富碳含钛碳化硅纤维的研制

以聚硅烷（ＰＳ）,聚氯乙烯（ＰＶＣ）和钛酸四丁酯（Ｔｉ（ＯＢｕ）４）合成含碳量不同的聚钛碳硅烷（ＰＴＣ）先驱体,经熔融纺丝、不熔化处理、高温烧成制备出具有较好工艺性能和电阻率为１０＾３Ω．ｃｍ～１０＾０Ω．ｃｍ的富碳含钛碳化硅纤维（Ｓｉ－Ｔｉ－Ｃ－Ｏ纤维）。运用ＩＲ、ＧＰＣ、ＶＰＯ待分析手段系统地研究了富碳ＰＴＣ先驱体的合成,讨论了含碳量对纤维的制备工艺及纤维性能的影响。     

MPCVD法在碳纤维上制备碳纳米管

利用微波等离子体化学气相沉积（MPCVD）法在碳纤维上制备了碳纳米管,并在此基础上系统地研究了微波功率、反应时间、催化剂前驱体的吸附时间以及吸附浓度对碳纳米管生长的影响.采用扫描电子显微镜（SEM）对样品的表面形貌进行表征.结果表明,微波功率、反应时间对碳纳米管的形貌有很大影响,此外,随着吸附时间的增加,碳纳米管的生长速度快且产量高;吸附浓度很大时,碳纤维表面上产生了大量的无定形碳和石墨,严重影响了碳纳米管的生长质量.     

不同形状中间相沥青炭纤维的横断面结构

在场发射扫描电子显微镜（ＦＥ－ＳＥＭ）下观察了圆形、中空、条形和Ｙ－形中间相沥青炭纤维的横断面结构,用流变学理论分析了纺丝过程中几种炭纤维结构的形成,提出中空纤维纺制时沥青流体的最大流速线在喷丝孔中心线的内侧,并根据中空炭纤维横断面的显微照片对此加以证实,用催化缩聚中间相沥青制备的条形炭纤维显示出的特殊弧形对称结构,起因于中间相沥青的流变性质和条形喷丝孔的形状设计,非圆形中间相沥青炭纤维趋向于以线     

拉伸速率和温度对填充PECH复合体系模量的影响

研究了填充ＰＥＣＨ复合体系的弹性模量在不同测试温度和拉伸速率下随填料体积分数和粒子间距离的变化规律，同时考察了粒子堆积方式对弹性模量的影响，并运用逾渗理论解释了实验结果，测试温度和拉伸速率对体系的弹性模量有显著的影响，临界粒子间距离是温度和拉伸速度的函数，而且与粒子堆积方式相关，拉速和温度对填充聚合物复合体系中逾渗过程的影响具有等效性。     

表面镀铝及附着碳化硅微粒的高模碳纤维与铝的压铸复合特性

采用挤压铸造法直接制备了高模碳纤维、离子喷镀铝碳纤维及附着SiC微粒的碳纤维增强铝复合材料,考察了碳纤维与铝的压铸复合特性。结果表明,纯碳纤维和喷镀1μm铝层的碳纤维与铝的压铸复合持性差,而且镀铝碳纤维的铝镀层预热时发生氧化,形成氧化物界面层,但附着SiC微粒的碳纤维与铝的压铸复合特性好,纤维在铝基体中均匀分散,被铝浸润,纤维与纤维无相互接触。实验初期制备的复合材料的轴向拉伸强度为600MPa。SiC微粒的主要作用是间隔纤维,形成利于熔融铝浸透纤维的通道,使铝与纤维能较好地复合。     

中间相沥青基条形炭纤维的制备与性能

用石油系和萘系中间相沥青熔融纺制条形纤维，经不熔化与炭化处理后，制成条形炭纤维，条件炭纤维容易制备，纺丝时形成的分子取向度较高，较薄的壁厚降低了不熔化温度，缩短了不熔化时间，分子取向度的提高和纤维中缺陷的减少有产地改善了它的力学性能。