泡沫炭材料研究进展

泡沫炭是由孔泡和相互连接的孔泡壁组成的一种轻质多孔材料,在许多民用和军用领域有广泛的应用前景,是一种极具开发潜力的碳材料。主要介绍了泡沫炭的制备方法、结构、性能及应用,并结合泡沫炭的研究现状,展望了其今后发展方向。     

制备条件对炭泡沫结构的影响

利用沥青在热解过程中产生挥发性气体自发泡和高压渗氮的原理，以石油中间相沥青为原料，采用高压反应釜制备炭泡沫材料。用SEM和偏光显微镜观察了材料的孔结构，分析了制备条件对炭泡沫结构的影响。结果表明，温度和压力是影响炭泡沫材料结构的重要因素，在实验条件范围内，较高的反应温度和压力有利于制备出较高性能的炭泡沫，其气孔率较高，韧带炭层排布规则。     

炭泡沫的制备、性能及应用

炭泡沫是具有广阔应用前景的新型炭材料,自出现起就成为炭材料研究中的热点.以中间相沥青基炭泡沫为重点,介绍了炭泡沫的发展历史和研究进展,总结了现有炭泡沫制备技术,包括发泡剂发泡法、模板法、中间相沥青自发泡法和限空间法等,概述了炭泡沫的性能和应用前景,并展望了其发展方向.     

泡沫镁的制备及其性能和应用

论述了渗流铸造法、定向凝固法、熔模铸造法、粉末冶金法、整体铸造法、熔体直接发泡法、真空发泡法和中空球铸造法等几种主要的泡沫镁制备方法,从泡沫镁合金的仿生性能和力学性能两方面突出泡沫镁合金在将来的汽车、航天航空、船舶、生医材料等领域的巨大应用潜力。在综述分析泡沫镁材料研究现状的基础上,针对存在的问题和不足,提出了泡沫镁合金今后研究发展的方向。     

木质素基酚醛泡沫炭的制备及性能研究

在碱性条件下,木质素可部分替代苯酚,通过树脂化生成木质素基酚醛树脂,酚醛树脂经物理发泡、高温碳化工艺制得木质素基酚醛泡沫炭。研究结果表明:木质素基酚醛泡沫的热稳定性良好,当纯化木质素添加量为20%(质量分数)时,木质素基酚醛最大炭收率为54. 60%,热稳定性优于其他泡沫;碳化后的4种木质素基酚醛泡沫炭(CF-L-0%、CF-L-10%、CF-L-20%、CF-L-30%)皆由100～600μm的泡孔及孔壁组成,其表观密度在0. 15～0. 23g/cm3之间,压缩强度最高可达3. 35MPa; 4种木质素基酚醛泡沫炭为非石墨化的碳质结构,其微观结构以微孔为主;木质素基酚醛泡沫炭的碳含量随木质素替代量的增加而提高,碳质量分数最高可达72. 34%。     

酚醛泡沫衍生多孔炭的制备及其电化学性能研究

以苯酚、甲醛为原料,利用水热合成法制备酚醛泡沫前驱体,经炭化和KOH活化后制备具有高比表面积的多孔炭PAFc。采用X射线衍射、扫描电镜和N₂吸附-脱附等方法对多孔炭进行表征。结果表明：当炭化温度为800℃、活化比例为1∶2时制备的多孔炭含有丰富的孔结构和高比表面积(1692.24m²/g)。此外,多孔炭也表现出优异的电化学性能,电流密度为1A/g时多孔炭的比电容达255.6F/g,循环5000次后,电容保持率为97.3%。     

加热条件对炭泡沫材料孔结构和性能的影响

以AR沥青为原料,利用高压釜在不同恒温条件下制备了炭泡沫,并测定了其孔结构、体积密度、显气孔率、压缩强度、常温热导率以及微晶参数.结果表明:相对于短恒温时间,长恒温时间制得的炭泡沫孔径大(412nm)、显气孔率高(83.82%)、体积密度小(0.34g/cm~3)、压缩强度高(4.92MPa),多孔连通结构更丰富.经过石墨化处理后,石墨泡沫呈现出较高的常温热导率(71.34W/(m·K))和较小的层片间距d_(002)(0.33556nm).石墨泡沫的常温比导热率能达到210(W·(m·K)~(-1)) /(g·cm~(-3)),是铜的5倍,铝的4倍.     

分级结构沸石/泡沫炭整体复合材料的制备

用T型沸石/聚酰胺酸悬浊液浸渍聚氨酯泡沫,然后在900℃下热处理制备原位担载的T型沸石/泡沫炭复合材料。用SEM,XRD和物理吸附仪等设备对所得样品进行表征。结果表明:所得复合材料为分级结构整体块状材料,泡沫炭基体的大孔平均尺寸约为500μm;泡沫炭孔壁表面均匀镶嵌了大量沸石分子筛。所得复合材料的微孔孔径分布集中于0.45nm左右,比表面积达到328m2/g。复合材料中沸石分子筛自身的结构特性和化学组成保持不变。     

中间相沥青基泡沫炭的制备、结构及性能

以萘系中间相沥青为原料,考察了发泡条件、炭化和石墨化工艺对所制泡沫炭结构和性能的影响.结合粘温曲线、TG-DTG热重曲线以及不同发泡条件下泡沫炭的表面形貌分析,其最佳发泡条件为:发泡温度600℃,升温速率5℃/min,发泡压力5MPa.石墨化升温速率越低越有利于泡沫炭石墨微晶的生长及压缩强度的提高,其中以5℃/min升温至2800℃并恒温30min所制泡沫炭的压缩强度达1.38MPa.     

中间相沥青基活性泡沫炭的制备及其电化学性能研究

以中间相沥青为前驱体,经自挥发发泡法、KOH活化法制备的中间相沥青基活性泡沫炭作为超级电容器电极材料。采用扫描电镜、X射线衍射和低温(77K)N2吸附法对中间相沥青基活性泡沫炭的表面形貌和微观结构进行表征。中间相沥青基活性泡沫炭的比表面积为2700m2/g,总孔孔容为1.487cm3/g。通过恒流充放电、循环伏安和交流阻抗测试,考察了中间相沥青基活性泡沫炭作为超级电容器电极材料的电化学性能。在电流密度为0.02A/g时,中间相沥青基活性泡沫炭的比容量为240.48F/g,能量密度为33.4Wh/kg;在电流密度为5A/g时,比容量为166.68F/g,具有良好的电化学特性。     

炭素泡沫材料的制备和应用

炭素泡沫材料由于可以制成各向同性的高热传导性材料,加之质轻、耐高温、高强度、抗氧化等性能,已成为炭素材料研究新热点.本文介绍了炭素泡沫材料的制备方法、结构特征,阐述了炭素泡沫材料在航空航天、化工、电子等领域的应用前景,探讨了炭素泡沫材料制备和应用的研究重点.     

煤基碳泡沫综述

概述了煤基碳泡沫的发展概况。阐述了煤基碳泡沫的制备方法和应用,分析了RVC碳泡沫、中间相沥青基碳泡沫和煤基碳泡沫的结构和性能特点,并且展望了煤基碳泡沫的潜在应用和研究方向。     

中间相沥青基泡沫炭的制备与结构表征

将石油系中间相沥青利用限定尺寸法发泡后获得了泡沫炭,泡沫炭再经氧化、炭化和石墨化处理获得了具有良好孔结构的泡沫炭.利用SEM和XRD分析了泡沫炭的形态和结构.发现调整发泡模具中的自由空间可以控制泡沫炭的孔径;炭化和石墨化后泡沫炭的孔径减小,孔壁片层取向接近石墨;泡沫炭的孔壁由平直孔壁和“Y”形孔壁结构成,前者内部片层取向优于后者.大孔径泡沫炭的孔壁具有更紧密的内部分子排列,但其微晶尺寸较小.     

纳米碳管对泡沫炭的超临界发泡行为及其力学性能的影响机制

采用超声波?磁力搅拌的方法, 实现了纳米碳管(CNTs)在中间相沥青(MP)中的均匀分散, 并考察了CNTs对泡沫炭的超临界发泡行为及其压缩强度的影响. 研究结果表明: 在超临界发泡过程中, 处于过饱和状态的甲苯将优先在CNTs/MP固-液界面处成核, 进而不断扩散、聚集、膨胀和发泡, 导致泡沫炭孔结构的均一性得以提高; 当在中间相沥青中均匀分散3.5wt%的CNTs后, 所制泡沫炭的压缩强度由3.2MPa提高到4.7MPa, 升高了46.9%; CNTs良好的导热性能降低了基体碳在石墨化过程中的热应力差异, 使得微裂纹的数量减少, 并且其一维纳米结构使得石墨化泡沫炭的孔壁和韧带结构得以增强.     

用超临界二氧化碳技术制备硅橡胶/碳纳米管/炭黑复合导电泡沫材料

以超临界二氧化碳为物理发泡剂,制备出一种具有良好导电性能的硅橡胶/碳纳米管/炭黑多相复合泡沫材料。系统研究了不同碳纳米管含量及不同加工参数对硅橡胶发泡行为和最终硅橡胶泡沫材料导电性能的影响。实验结果表明,碳纳米管和炭黑在硅橡胶基体中分散良好,无明显团聚体出现。均匀分散的碳纳米管能够提高发泡时的成核密度,从而得到具有较小泡孔尺寸和较高泡孔密度的泡沫材料。研究发现随着饱和温度升高,泡孔尺寸变大,泡孔合并现象明显;随饱和压力增加,泡孔尺寸变小,泡孔密度增加,泡孔合并现象减少。不同泡孔形态对应其导电性能也有所不同,当泡孔尺寸较小,泡孔分布均匀的泡沫材料导电性能较好。     

碳点的制备与应用研究进展

综述了碳点的制备、发光原理以及应用的研究进展,重点介绍了碳点制备方法,讨论了自上而下法中电弧放电、激光消融和电化学氧化法以及自下而上法中燃烧法、模板法、水热法及热解法等制备碳点的优缺点、荧光量子产率以及研究趋势;指出未来研究中,需进一步优化碳点合成及修饰方法,深入探究碳点发光机理,提高碳点荧光量子产率;而制备能精确、灵敏、快速且易于检测荧光信号的碳点是其在应用中为各种化学检测及分析提供新技术和新方法的关键。     

炭分子筛的制备和应用

本文综述了国内外炭分子筛的发展现状,介绍了炭分子筛的主要制备方法、特点和孔隙调整方法,概述了炭分子筛在吸附、气体分离与除杂、催化领域的应用状况,探讨了炭分子筛制备和应用的研究重点.     

新型碳管的制备及应用研究进展

新型碳管具有不同于普通圆筒状碳管的结构和形貌,其电学、力学和光学性质独特,显示出很好的应用前景。新型碳管的制备和应用研究已经成为碳材料领域的研究前沿和热点之一。综述了新型碳管的制备方法、结构和形貌以及潜在应用价值的研究进展,探讨了该研究领域需要解决的问题以及今后可能的发展前景。     

网状聚氨酯泡沫应用进展

介绍了网状聚氨酯泡沫的三维孔结构特征及其制备工艺，重点综述了网状聚氨酯泡沫最新的应用进展。