甘蔗渣和环氧树脂制备碳木材陶瓷的研究

采用固体废弃物甘蔗渣为原料,与环氧树脂混合后真空烧结制备碳木材陶瓷。利用TG-DSC分析了木材陶瓷的热分解行为。利用XRD、SEM表征了木材陶瓷的相组成和微观结构,研究了碳化温度对木材陶瓷的残炭率、体积收缩率、平面尺寸收缩率、厚度收缩率和体积电阻率的影响。结果表明:甘蔗渣制备的木材陶瓷是一种多孔碳材料,随着碳化温度升高,石墨化程度提高;烧结温度每升高100℃,残炭率降低约1%～2%,体积收缩率升高0.5%～1%。平面尺寸和厚度收缩率与烧结温度正相关。体积电阻率随温度升高而降低。     

酚醛树脂/木粉复合材料制备木材陶瓷结构变化过程研究

酚醛树脂/椴木木粉复合材料经高温真空碳化制成了木材陶瓷。利用XRD、SEM和FTIR技术对碳化温度和酚醛树脂/木粉质量比对木材陶瓷物相、微观结构和物理化学结构变化的影响进行了表征和研究。结果表明,木材陶瓷具有拓扑均匀的连通孔的三维网络结构,是含有C C、C—O—C和C—H等基团的类石墨结构的碳/碳复合材料;随碳化温度的升高,(002)峰强度增大,晶面间距d₍₀₀₂₎降低,碳化木粉收缩,其间隙增大;酚醛树脂/木粉质量比增大,浸渍树脂的木粉成形能力改善,所得木材陶瓷结构更均匀,但其对木材陶瓷的XRD衍射花样影响不大。      

木材陶瓷的研究现状

木材陶瓷是一种新型的环境材料,综合了木材和陶瓷的性能优势,具有一系列独特的优良性能,具有广阔的应用前景和巨大的发展潜力.主要从制备工艺、性能、应用、反应机理、微观结构和存在的问题等方面对木材陶瓷的研究现状进行了分析;指出改善木材陶瓷的性能和寻求其实际应用是当前最重要的任务.     

用木材制备生物结构陶瓷

木材经千百万年自然界的演化，形成了独特的生物学结构，多层次、纤维状胞管结构和各向异性是其主要特点。木材这种高气孔率材料有良好的刚性、强度和韧性，与其结构是密切相关的。以木材为模板，通过有机－无机转化，获得具有生物结构的陶瓷材料，为材料的结构设计提供了新思路。通过木材的陶瓷化可以制备出炭素材料、碳化物陶瓷、氧化物陶瓷、无机／有机复合材料和薄膜等。木材是可再生性资源，这种技术对结构的可调控性很好，材料性能独特，发展前景广阔。评述了该领域近年来的研究进展。     

陶瓷化木材的复合机理

将主要组份为正硅酸乙酯（ＴＥＯＳ）的陶瓷前驱体溶液注入木材，经水解、缩合反庆、在木材细胞壁内形成二氧化硅与纤维素等有机组份的分子或纳米级复合结构。     

普通纸张模板纤维素碳化机理的研究与多孔木材陶瓷的制备

以普通纸张和酚醛树脂为模板制备出新型多孔碳模板,深入研究纤维素碳化的机理.碳化过程的收缩率随树脂/纸张复合体中树脂含量的增大而减小;所得多孔碳的气孔率随树脂/纸张复合体中树脂含量的增大而减小,且随碳化温度的升高而减小;多孔碳的弯曲强度随树脂/纸张复合体中树脂含量的增大而增大,并随碳化温度的升高而增大.     

木材陶瓷的研究现状与应用前景

木材陶瓷是一种以木材或其他木质材料为原料,经树脂浸渍、高温碳化而形成的一种新型多孔炭素材料.因其较高的强度以及电、磁和摩擦等方面的独特处,使它成为兼具结构和功能的双重材料,同时由于木材的可再生性和良好的环境协调性又使它成为一种环境材料.本文介绍木材陶瓷的发展、性能与制备工艺,综述了木材陶瓷的研究现状及存在的问题,对其应用和发展前景进行了展望.     

陶瓷复合木材的渗透过程研究

本文论述了可作为阻燃木材使用的陶瓷复合木材的各种渗透处理方法及不同处理过程对陶瓷复合木材内部处理药液浓度分布的影响。发现采用化学和物理相结合的渗透方法，可以使处理药液有效地渗入材料，并得到较理想的浓度分布。     

木材陶瓷研究进展

回顾了一类新型环境材料—木材陶瓷的研究进展。木材陶瓷具有电磁屏蔽、温度-湿度传感和耐磨擦性能等优异性能,以及特殊的结构特征,使其在功能陶瓷方面具有美好的应用前景。介绍了碳木材陶瓷和SiC木材陶瓷的制备方法、结构和各种性能,以及制备机理。以制备β-SiC为例,详细介绍了Si在碳模板中的渗入和反应机理,并提供了相应的渗入-反应模型。对其他碳化物和氧化物木材陶瓷的研究进行了简要介绍。最后,探讨了木材陶瓷目前存在的问题与相应对策,并对其发展前景进行了展望。     

新型材料——木材陶瓷的发展及应用

本文介绍了木材陶瓷的国内外发展、制备工艺与性能,简述了木材陶瓷的研究现状,对其应用和发展前景进行了展望。     

木质陶瓷的X射线衍射和喇曼光谱研究

采用X射线衍射和激光喇曼光谱, 研究了以烟杆和酚醛树脂为原料制备木质陶瓷炭化过程中结构的变化特征. 研究结果表明, 炭化温度的升高可以使木质陶瓷XRD谱图中衍射峰增加, 强度增大, 同时木质陶瓷中石墨微晶的平均层间距d₀₀₂减小, 堆积厚度L _c增加, 微晶直径 L _a在973K出现转折点; 木质陶瓷的喇曼光谱图为典型的类石墨炭材料的喇曼谱图, 只出现了表征无序结构的D线和表征石墨结构的G线, 且表征无序化度的二者积分强度比R值随炭化温度的升高先增后减, 而根据Tuinstra-Koenig 经验式计算得到的微晶直径L a值表现出与R值相反的规律; 两种分析方法的结果较为一致, 均表明木质陶瓷结构在973K发生根本改变, 说明喇曼光谱有望成为木质陶瓷结构的快速测试方法.     

木陶瓷/金属复合材料的研究现状

总结了木陶瓷/金属复合材料及其预制体模板的制备机理和制备方法的研究现状;详细介绍了木陶瓷/金属复合材料的力学性能、热学性能、阻尼性能和摩擦学性能及其应用等方面的研究成果;探讨了木陶瓷/金属复合材料的发展前景及当前存在的问题;最后提出了一种以麻纤维织物为模板材料制备纤维织物遗态陶瓷/金属复合材料的新思路.     

碳纤维增强层状木材陶瓷的结构特征与力学行为研究

以液化木材和炭粉制备的片状木材陶瓷为基体材料、以碳纤维为增强材料,通过结构设计和应力应变分析建立单元结构模型和应力应变模型。SEM观测结果显示:根据结构模型所制备的试件具有典型的层状结构,且在断裂过程中有利于裂纹偏转。力学行为分析表明:在脱粘之前,载荷主要集中在基体材料上,当发生脱粘后载荷则主要由增强材料承担。同时,由于层状结构和增强碳纤维的运用使得力学性能大幅度提高,尤其是断裂韧性得到明显改善,在一定程度上能够避免脆性断裂的发生。     

结构功能一体化材料--木质陶瓷的发展及其应用

综合评述了针对不同的原材料木质陶瓷的制备方法。介绍了木质陶瓷的微观结构及其在焙烧过程中的变化机理。概述了木质陶瓷的各种性能。最后总结了木质陶瓷作为功能材料和结构材料在生产生活各方面的应用。     

由液化物树脂制备多孔碳纳米纤维及其表征

以壳粉为原料,在碱性条件下制备液化物树脂(LPF),经静电纺丝、固化、碳化得到多孔碳纳米纤维(PCNF)。探讨了聚乙烯醇(PVA)用量对纺丝液特性及纤维形貌的影响。同时,采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重分析仪(TG)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、全自动比表面积及孔隙分析仪(BET)等方法对不同碳化温度下的样品进行表征。结果表明:少量PVA可以明显提高LPF的纺丝性,且随PVA用量的增加,纤维的形貌更规整、直径更小;随着碳化温度的升高,LPF/PVA纤维逐渐裂解,多数官能团消失,基体为多苯稠环结构;同时,层间距d_((002))逐渐减小,平面尺寸L_c和L_c/d_((002))增加,纤维内部的类石墨结构逐渐向更规整、有序的石墨微晶结构转变;当碳化温度为800℃时,LPF/PVA的含碳量达55%以上,随着PVA用量的增加,纤维的比表面积明显增大且多以微孔为主,当PVA用量为8%时,得到比表面积为590m~2/g的多孔碳纳米纤维。     

Ni掺杂黑液木质素基活化木材陶瓷的制备与性能研究

以造纸黑液木质素和NiCl₂·6H₂O为原料、经1200℃高温烧结制备Ni掺杂木材陶瓷, 并用KOH进行活化处理, 得到呈泡沫状的三维网络结构的Ni掺杂活化石墨化木材陶瓷。采用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(RS)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、比表面积测试仪及电化学工作站等对其性能进行分析与表征。结果表明: Ni既参与构筑木材陶瓷骨架, 又对无定形碳进行催化石墨化。所制备样品的石墨化倾向明显, 有石墨烯片层结构出现, 部分晶格间距接近理想石墨的点阵参数。同时, 活化处理可以有效地形成多层次孔隙结构, 增加微孔与超微孔数量。800℃活化3 h后, 样品中的孔径主要集中在3.60 nm左右, 比表面积从359 m²·g^-1提高到856 m²·g^-1。活化能够改善Ni掺杂木材陶瓷的电化学性能, 在20 mV·s^-1扫描速率下, 其比电容为153.8 F·g^-1, 是未活化样品的2.2倍。     

碳纤维增强层状木材陶瓷的界面结构及受力分析

为了研究纤维增强木材陶瓷复合材料的界面结构与受力情况, 利用液化木材、炭粉和碳纤维制备层状结构木材陶瓷。采用扫描电镜和高分辨率透射电镜对其基本结构与界面进行观测, 并通过显微拉曼光谱检测拉伸试件G’峰的位移来判断界面的结合情况。同时, 基于双线性软化本构模型, 采用Abaqus软件对界面层在应力传递中的作用与方式进行了数值分析。扫描电镜与透射电镜的观测表明: 碳纤维增强木材陶瓷具有清晰的层状结构, 且无定形碳与玻璃碳之间存在强界面结合。拉曼光谱的测试发现: 加压烧结试件拉伸后的G’峰向低波数的位移更大, 证明加压烧结能够改善玻璃碳与碳纤维之间界面的结合强度。数值分析显示: 在受力过程中, 界面层对碳纤维与基体材料之间的应力传递起着重要作用, 同时, 随着界面层强度与厚度的增加, 其所能承受的载荷增大, 传递给基体材料的等效应力也随之增加。     

有机蛭石/酚醛树脂熔融插层纳米复合材料的研究

用十六烷基三甲基溴化铵对膨胀蛭石进行了有机化处理,并用熔融法制备了有机蛭石/酚醛树脂插层纳米复合材料.通过XRD,AFM,TGA测试分析了所制备的复合材料的结构与热性能.结果表明:酚醛树脂能插层于蛭石片层中,制得的蛭石/酚醛树脂插层纳米复合材料的耐热性有了很大程度的提高.