氧化铜对碳纤维生长的影响

氧化铜对乙炔的聚合生长表现出较高的催化活性。利用弱碱NH3·H2O沉淀Cu（Ac）2,将所得的Cu-（0H）2真空加热到350℃后通入乙炔气体进行碳纤维的催化生长。再把等量的Cu（OH）。放入管式炉中,在氢气气氛中升温到350℃后通入乙炔气体催化生长碳纤维。对所得的样品进行SEM、XRD等表征分析。结果表明,无论是铜粒...     

沉积条件对CVD碳纤维生长的影响

用CH4、H2或包含NH3的混合气体为反应气体,利用负偏压增强热丝化学气相沉积方法在沉积有过渡层(Ta或Ti)和催化剂层(NiFe)的Si衬底上制备碳纤维,并用扫描电子显微镜研究了它们的生长和结构,结果发现不同的沉积条件对碳纤维的生长和结构有很大的影响。在无辉光放电的条件下,衬底温度较低时碳纳米管或纤维生长困难;提高衬底温度,能够弯曲生长;在辉光放电的条件下,则呈现定向生长的特点。     

沉积条件对碳纤维表面碳纳米管生长的影响

采用化学气相沉积(CVD)法在碳纤维(CF)表面原位生长碳纳米管(CNTs)。考察了不同催化剂、沉积温度、氢气流量以及样品距进气口距离等工艺参数对CNTs-CF生长的影响。利用SEM和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)对CNTs-CF形貌和微结构进行了表征和分析。结果表明:在CF表面原位生长的CNTs为多壁结构,其中以Ni为催化剂得到的CNTs直径小、分布均匀;在600~750℃温度范围内,随着温度的升高,CNTs直径和长度减小,产量降低;随着氢气流量的增加,CNTs直径和长度均增加;距进气口30cm,在CF表面得到的CNTs覆盖率高、直径小且分布窄,有利于制备高质量CNTs。     

表面改性处理对气相生长碳纤维的微观结构影响

为了使气相生长碳纤维(VGCF)能更好地作为高分子基体的增强材料,采用双氧水和硝酸(H₂O₂和HNO₃)二步处理法、硅烷偶联剂处理法及H₂O₂和HNO₃处理后再用硅烷偶联剂处理的联用改性法分别对VGCF进行表面改性处理,研究表面改性对VGCF微观结构的影响。利用AFM、FTIR、TG和XRD比较分析了改性处理对VGCF的表面微观结构、官能团、热稳定性和晶格等的影响。结果表明：3种处理方法对VGCF晶格无明显影响;H₂O₂和HNO₃二步处理法能在纤维表面接枝羧基等含氧基团;硅烷偶联剂处理法能使纤维表面接枝硅氧烷低聚物;H₂O₂和HNO₃处理后再用硅烷偶联剂处理联用改性VGCF,能使其表面接枝上更多的硅氧烷低聚物,有利于提高VGCF与高分子材料的亲和性。     

航空复合材料对碳纤维的要求

本文根据复合材料在航空工业的使用特点，论述了对碳纤维的要求。着重指出用于飞机结构复合材料的碳纤维，必须质量稳定，分散性小，品种齐全。满足强度，刚度，韧性，耐高温，抗氧化诸方面的要求。具有隐形等功能和良好的工艺性能及可接受的价格，对我国碳纤维的研究和生产提出了建议。     

碳纤维表面嫁接马来酸对碳纤维复合材料力学性能的影响

通过自由基反应在碳纤维的表面嫁接马来酸,通过红外光谱、SEM可以看出马来酸嫁接到碳纤维的表面,嫁接之后的碳纤维与未经表面处理的碳纤维相比,力学性能有了明显的提高,使碳纤维复合材料的层间剪切强度(ILSS)从113MPa增加到127MPa.增加了12.40%,这是因为嫁接之后的碳纤维与未经处理的碳纤维相比,一方面提高了碳纤维的粗糙度,另一方面在碳纤维与环氧树脂之间形成的化学键、分子间作用力、氢键等提高了碳纤维与聚合物基体之间的粘结力,这样通过物理咬合和化学键的共同作用,提高了碳纤维与聚合物基体之间的粘结力.     

热处理对PAN基碳纤维结构的影响

本文用X-射缦衍射技术,通过计算机进行背底扣除、劳伦滋-偏光因子校正,分峰,然后计算在不同温度热处理的PAN基碳纤维及沥青碳纤维的晶粒尺寸(L_a、L_ē),L_ē表示乱层结构中C轴方向层面堆砌的平均厚度,L_a表示乱层中网平面的平均直径,二者均随热处理温度的增加而增加。同时,还求取了PAN基纤维的芳构化指数随温度的变化,可用该指数表征PAN纤维热处理过程中环化的程度。     

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。     

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。     

气相生长碳纤维的催化技术进展

本文介绍了当前气相生长碳纤维的研究状况 ,对气相生长碳纤维的制备方法和生长机理进行了概述 ,并论述了其催化技术的影响因素。     

以乙二胺为促进剂在碳纤维表面生长定向碳纳米管阵列

采用注射化学气相沉积(Chemical vapor deposition,CVD),以乙二胺(Ethylenediamine,EDA)为促进剂,在未涂覆无机陶瓷涂层的碳纤维表面直接生长了定向碳纳米管(Carbon nanotubers,CNTs)阵列。研究表明:碳纤维表面的定向CNTs沿纤维轴向呈对称分布,生长密度约为5×109 tubes/cm2,长度可达18μm。定向CNTs具有多壁、竹节状结构,平均直径约为37nm。EDA对CNTs的生长形貌影响显著,是CNTs在碳纤维表面定向生长的关键。     

A Diffusion Model for Sword in Sheath Failure Mode in Vapour Grown Carbon Fibers

A peculiar failure mode named sword in sheath was reported in previous studies on Vapour Grown Carbon Fibers (VGCFs). It consists in a gliding between the VGCFs catalytic hard core and pyrolitic soft coating. This is a very interesting failure mode, looking to the additional work of fracture that it supposes.After knowing that the main difference between the hard core and the soften cortical carbon is the hydrogen content, some attempts of increase the hydrogen content in the cortical phase are made at the present work via annealing in a pure hydrogen atmosphere.A mathematical model is set up to describe the different phenomena that take place during the annealing. The hydrogen comes to the cortical carbon from the atmosphere and from the inner core. As a consequence of the very significant gradient of hydrogen concentration in the surrounding of the interface core—cortical phase, a shear mechanism is possible under tensile stress. For this reason sword in sheath takes place, mainly in not very thick fibers.     

SiC/PyC复合涂层碳纤维微观结构及氧化行为研究

采用两步法在碳纤维表面制备了碳化硅/热解碳(SiC/PyC)复合涂层,PyC内涂层的制备采用等温化学气相渗透法,SiC外涂层的制备采用碳热还原法.借助X射线衍射、场发射扫描电镜、透射电镜分析了SiC/PyC复合涂层碳纤维的物相组成以及微观结构,利用热重分析研究了SiC/PyC复合涂层、PyC涂层以及无涂层碳纤维的氧化行为.结果表明,在碳纤维表面制备的SiC/PyC复合涂层连续致密、厚度均匀,PyC内涂层厚度约为200nm,SiC外涂层厚度约为160nm,SiC层中存在大量孪晶面高度有序的SiC孪晶.SiC/PyC复合涂层能够有效地改善碳纤维的抗氧化性能,较无涂层碳纤维起始氧化温度提高了近250℃.     

Preparation and Research of Electroless Copper on Carbon Fibers

In this paper, Cu coated carbon fibers were prepared using the electroless plating method. Effects of pretreatment, dispersing capability, formaldehyde, temperature, and pH on electroless plating process were studied. The connection between the Cu²⁺ concentration in the electroless plating solution and the plating time at different temperatures was studied. The process of the electroless Cu plating was analyzed and calculated, which derived the activation energy of the electroless copper plating on carbon fibers: Ea = 32.68 kJ/mol. The effect of the mass of carbon fibers and Cu coated carbon fibers which were dispersed in 80 mL distilled water on the conductivity of the solution was also studied. And as a result, the conductivity of the solution increased with the amount increasing. However, when the amount of the fibers was more than 0.08 g, the fibers would be incompletely dispersed. Thus, it could be concluded that the best accession amount of carbon fibers in 80 mL distilled water was 0.08 g. The corresponding conductivity values of carbon fibers and copper-coated fibers were 12.5 and 20.5 µs/cm, respectively.     

碳纳米管及碳纳米管纤维的性能与应用

碳纳米管是由单层或多层石墨片卷曲而成的无缝纳米级管状壳层结构。扼要介绍了碳纳米管、碳纳米管纤维的合成方法及近几年来国内外制备的各种碳纳米管产品。碳纳米管、碳纳米管纤维由于其优良的力学、电学特性可以制成气体吸附体、生物模板、传动装置、增强复合体、催化剂载体、探测器、传感器、纳米反应器等产品，在航空、能源、医药、化学等技术领域广泛应用。     

己内酰胺在碳纤维表面的电聚合改性

采用循环伏安法,以己内酰胺为聚合单体对碳纤维进行电聚合改性。利用循环伏安特性曲线、傅里叶变换红外光谱、电脑伺服控制材料试验机、扫描电镜(SEM)研究了改性前后碳纤维及其复合材料表面结构与性能的变化。结果表明,当己内酰胺浓度为0.1 mol/L,循环次数为10次时,碳纤维的改性效果较佳;改性后的碳纤维在1650 cm~(-1)出现NH_2的变角振动吸收峰,1556 cm~(-1),1540 cm~(-1)出现羧酸COO反对称伸缩吸收峰;能谱测试发现碳纤维表面O含量增加了1.69%;复合材料的层间剪切强度(ILSS)由10.50 MPa增加到26.96 MPa,提高了156.70%;SEM图表明改性后碳纤维表面生成分散均匀的颗粒且具有一定厚度的聚合物涂层,与复合材料结合紧密且无拔出现象。     

聚合物共混制备纳米和多孔碳纤维及性能研究

聚丙烯腈(PAN)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)共混膜的结构和尺寸可由两组分比例和分子量调整。以PAN为碳前驱体,PMMA为热分解聚合物,并控制m(PAN)/m(PMMA)为30/70和70/30,通过湿法纺丝制备了PAN/PMMA共混纤维。以m(PAN)/m(PMMA)为30/70和70/30的共混纤维为原丝经碳化后获得了纳米碳纤维(CNFs)和多孔碳纤维(PCFs)。利用扫描电镜观察了所得CNFs和PCFs的形貌,发现单根CNFs的直径为50～150nm,PCFs中孔的直径为0.1～1μm。由CNFs和PCFs的拉曼光谱分析了不同碳化温度对CNFs和PCFs石墨化程度的影响,结果表明随碳化温度升高,石墨化程度也增加,同时电导率也随之提高。     

自由碳的脱除对SiC纤维微观结构和性能的影响

采用加氢烧成法脱碳, 制备了不同自由碳含量的连续SiC纤维。通过元素分析、红外、X射线衍射和拉伸试验等手段对纤维的脱碳过程、元素组成、微观结构和性能进行了分析。结果表明: 加氢烧成通过抑制脱H₂反应、促进脱CH₄反应而实现有效脱碳, 且氢气浓度越高, 纤维中的碳含量越低。纤维芯部元素分布均匀, 表明该方法可以实现均匀脱碳, 但表面出现很薄的富碳层, 这是纤维经氢气处理后表面吸附氧形成的富氧层在高温烧成时分解所致。自由碳的脱除引起纤维晶粒长大, 密度增加, 孔隙率降低, 电阻率升高, 拉伸强度与拉伸模量提高。近化学计量SiC纤维具有优异的综合性能。     

从炭纤维的发展看石墨烯产业化进程

简要介绍了碳家族的两种重要的材料——炭纤维和石墨烯的发展历史、结构、性能及制备方法,深入剖析了两种材料的产业化发展特点和区别,探讨了石墨烯产业化进程中的问题,最后从炭纤维的产业化进程得出未来石墨烯要走务实的产业化道路。     

CuO纳米线在碳纤维上的制备与表征

通过热氧化镀铜碳纤维,在碳纤维上制备了CuO纳米线。利用热重分析研究了镀铜碳纤维的热氧化过程。通过扫描电子显微镜、X射线衍射以及透射电子显微镜研究了退火温度、时间以及碳纤维对CuO纳米线生长的影响。结果表明,所制备的CuO纳米线为单斜型单晶结构,在碳纤维上制备CuO纳米线的最佳条件为400℃退火2h。并讨论了CuO纳米线在碳纤维上的生长机理。