PAN基预氧化纤维不织布增强酚醛树脂制作炭/炭复合材料

以预氧化纤维不织布经不同热处理后,采用液态含浸法浸酚醛树脂后经热压成型,制成炭／炭复合材料前驱体,随之将这些前驱体经２３０℃稳定化,６００℃及１０００℃炭化处理,讨论了不同纤维不织布的结构变异,以及各种炭／炭复合材料其微细结构及物性之变化,在物性分析方面,主要是以挠曲强度的测试为骨架,并以扫瞄式电子显微镜（ＳＥＭ）观察破断表面,探讨各种复合材料经不同温度处理后之破坏行为,研究结果显示,以预氧化纤维及经６００℃处理后之纤维所制复合材料经三个不同温度（２３０℃,６００℃,１０００℃）处理后,其破坏行为均呈现剧烈的脆性破坏,且具有平滑之破断表面,而以经１０００℃处理后之纤维所制复合材料经６００℃及１０００℃炭化后则呈现拟塑性破坏模式,并伴随显著的纤维拖出现象。     

短炭纤维/树脂炭复合材料导热系数与石墨化度之间的关系

采用脉冲激光闪光法和XRD,分析了一种中间相沥青基短炭纤维／树脂炭复合材料的导热系数与石墨化度之间的关系,建立了两者之间的定量数学模型。并运用声子导热机制对其机理进行了探讨。结果表明。复合材料在平行于层面方向的室温导热系数约为垂直方向的6倍，但均随石墨化度的升高、石墨微晶尺寸的增大而逐渐升高。两个方向导热系数λ与石墨化度g之间关系分别符合公式：λ=53．78 0．28exp(g／13．75)及λ=4．95 0．94exp(g／25．22)。     

Fe催化PAN炭纤维原位生长纳米炭纤维

为了研究气相生长纳米炭纤维在炭／炭复合材料制备中的应用，采用均热式化学气相沉积技术，以针刺PAN炭纤维薄毡为基体，二茂铁为催化剂前驱体，丙烯为炭源，氮气为载气，在炉压1．0kPa-1.3kPa，沉积温度880℃、920℃下进行了Fe催化PAN炭纤维原位生长纳米炭纤维的实验。经不同时间沉积后的样品在扫描电镜（SEM）下进行观察，发现880℃时沉积4h后在PAN炭纤维周围生成大量的原位生长纳米炭纤维，而在920℃时因催化剂失效导致热解炭对Fe催化剂颗粒包覆，形成颗粒状热解炭。     

气相生长炭纤维/聚苯乙烯复合材料导电气敏性能的研究

用溶液共混法制备了气相生长炭纤维/聚苯乙烯(VGCF/PS)导电气敏复合材料.VGCF可以在基体中均匀的分散,显著地改善复合材料的电性能.复合材料在多种有机蒸气中都有很好的气敏性.同时,气敏响应程度受复合材料中炭纤维的含量和蒸气温度的影响.     

处理对粘胶基炭纤维材料及其炭／树脂和炭／炭复合材料性能的影响

对各领域应用的C／P、C／C炭纤维复合材料制备工艺（学）的缜密考虑,需要知道：与基质反应的基体表面积及其物理－力学性能水平。探讨了炭纤维材料的真比重、比表面积及其物理－化学因素形貌特征的影响：诸如热处理温度（HTT）和在不同电流强度（I）电解液中电化学处理条件,这一处理,使CF表面件随含氧官以团的形成而激活,从而提高基质与C／P、C／C复合材料中CF的结合力。     

在酚醛树脂炭质复合材料中沥青炭纤维骨架杂乱分布强化效应的研究

研究了炭纤维增强剂在热固性酚醛树脂基质中杂乱分布时,不同的影响因素－成型压力、填充程度和炭纤维长度等对复合材料强度、摩擦性能与热物理性质的影响。根据研究结果,选择出最佳的复合材料制备条件：成型压力为10MPa-20MPa,沥青炭纤维的填充度约60W／％,沥青炭纤维的长度10mm-13mm。所获的炭质复合材料具有最佳使用性能：撞击强度－15kJ/m^2,受压时的破坏应力－150MPa;受弯时的破坏应力－70Mpa,热稳定性温度514K。     

酚醛树脂表面处理剂对炭纤维增强环氧树脂复合材料界面强度的影响

采用酚醛树脂作为炭纤维表面处理剂, 可以显著提高多种炭纤维和环氧树脂界面强度。通过XPS、AFM、SEM和层间剪切强度等方法, 研究了不同浓度的酚醛树脂表面处理剂对炭纤维增强环氧树脂复合材料层间剪切强度、炭纤维表面元素和化学键组成的影响, 以及炭纤维增强环氧树脂复合材料断面微观形貌的变化。XPS和AFM分析结果表明酚醛树脂和炭纤维表面发生了化学反应, 而且酚醛树脂处理剂浓度越高, 和炭纤维表面发生反应的基团也越多, 表面越光滑平整, SEM和层间剪切强度研究表明酚醛树脂处理后的复合材料界面粘结性能得到很大的改善, 而且界面粘结性能强烈依靠处理剂浓度。      

化学液气相渗透致密快速制备炭/炭复合材料

探索了一种的炭/炭制备方法-快速化学液气相渗透致密(CLVD),沉积时间3h内可获得密度达1.74g/cm3的炭/炭材料.预制体为环形炭毡制件(160mm×80mm×10mm),以液态低分子有机物(CYH和KEE)作炭源前躯体,将预制体浸泡在液体炭源前驱体中,利用辐射加热,在预制体范围内造成由内而外的温度梯度.研究表明,在900℃～1100℃沉积温度范围内,炭纤维表面最大沉积速率为64μm/h,比等温CVI的沉积速率 (0.1μm/h～0.25μm/h)快2个数量级以上.同时,分析并提出了该方法快速致密多孔预制体的机理.     

炭纤维增强明胶复合材料的性能研究

制备了不同形式炭纤维增强的明胶复合材料,对不同复合材料的力学性能进行了测量与分析,并对复合材料的拉伸断口进行了观察,研究表明,长炭纤维增强明胶（CL/Gel)复合材料具有最高的拉伸强度,剪切强度和模量,而炭纤维毡增强明胶（CF/Gel)复合材料因内部存在较多的孔隙使其力学性能最差,因此,炭纤维毡不能用于增强明胶材料,由于纺织炭纤维布增强明胶（Cw/Gel)复合材料的纤维维束内亦有孔隙,炭纤维布的增强效果不及长炭纤维。     

膨胀炭纤维增强柔性石墨复合材料力学性能研究

本工作制备了膨胀炭纤维增强柔性石墨复合材料。研究和比较了短切纤维的种类、含量对复合材料力学性能的影响。利用SEM等分析测试手段研究了膨胀炭纤维和柔性石墨基体的界面状况，并探讨了复合材料的断裂机理。结果表明，高温膨化处理后，膨胀炭纤维的表面形貌发生显著改变，膨胀炭纤维作为增强体参与膨胀石墨解理面的相互锁合，复合材料具有较高的抗拉强度。     

超临界水对碳纤维/酚醛复合材料的分解作用

对碳纤维/酚醛复合材料的分解回收处理进行了探索研究。采用超临界水为反应介质,在400 ℃,NaOH水溶液的浓度为1 mol/L,反应时间30 min,填充率为0.62时,基体树脂的分解率达到75 %。质谱和气相色谱分析表明,分解产物为多种含苯环的物质,其中苯酚、甲基苯酚的含量在分解产物中达到33 %。随着反应温度和反应时间的增加,复合材料的分解率增加。SEM分析表明:分解后纤维表面光滑,没有树脂层,可以看出分解作用的效果。     

炭纤维及其复合材料的吸波性能和吸波机理

炭纤维和炭纤维复合材料在隐身技术中已经得到了广泛应用。通过分析连续炭纤维、短切炭纤维、螺旋形炭纤维、异形截面炭纤维、掺杂改性炭纤维及其复合材料的微波电磁特性和吸波性能,探讨了以上几种炭纤维的吸波机理,其中螺旋形炭纤维和异形截面炭纤维是最有发展前景的两种吸波炭纤维。     

碳纤维酚醛树脂复合材料粘性系数的识别

建立了用于碳纤维酚醛树脂复合材料粘性系数动态识别的二参数模型,利用一试件的实测固有频率识别此参数,并用其它试件的实测结果加以检验。在识别此参数时还考虑了空气阻尼的影响。分析结果表明此方法是成功的,误差达到最小范围。     

碳纤维增强树脂基复合材料的性能研究

在酚醛树脂中分别加入（质量分数，下同）5%，10％，15％，20％，25％和30％的短切碳纤维，经过模压成型后，对其磨损性能、硬度、导电性能进行了测定。结果表明，随着碳纤维含量的增加，材料的耐磨性提高，但其提高幅度随着碳纤维含量的增加而减小，最后降低为零；材料的硬度随着碳纤维含量的增加开始增幅较小，当碳纤维含量〉10％时呈线性增加；材料的导电性能随着碳纤维含量增加而提高，电阻值下降与碳纤维的增加呈非线形关系，有一个约为15％的渗滤阀值；碳纤维含量〈15％时，电阻率很大，碳纤维含量15％时，电阻值突然变小，说明碳纤维含量〉15％时，复合材料具有一定的导电性能。     

温度对CF/ABS 复合材料导电性的影响

研究了温度对ＣＦ／ＡＢＳ树脂复合材料导电性的影响。所制复合材料的电阻率随温度的升高按指数规律上升,而且,随着复合材料中炭纤维含量的增加,电阻率随温度的变化率逐渐降低。     

碳纤维复合材料界面性能研究

复合材料的界面问题具有其自身的特殊性、复杂性和重要性, 它不仅与材料的工艺有关, 而且也显著影响着复合材料的损伤和破坏过程。本文采用激光喇曼光谱技术测量了碳纤维复合材料内纤维单丝的微变形, 研究了应力传递机理及剪应力的分布。实验结果显示拉伸应变小于0. 8% 时, 纤维内的应变与端部的拉伸应变成线性关系。      

C/C 复合材料增强体结构对性能影响的研究

研究了四种C/C 复合材料增强体(1K 碳布、3K 碳布、1K 碳布+ 碳纸、1K 碳布+ 特殊碳毡) 结构对弯曲性能的影响。结果表明: 用这四种增强体制备的C/C 复合材料表现出明显的假塑性, 弯曲断口的宏观形貌呈“之”字形, 其总体力学性能良好, 但也具有较大差异。本文作者结合材料的微观形貌对这些特点的成因进行了分析。      

炭/炭复合材料抗氧化涂层厚度的光学金相测量

选用A，B，C和D四个炭／炭复合材料试样进行抗氧化涂层厚度的光学测量研究。其中试样A和B孔隙度相同，均为15．85％，对其涂覆粒径分别为1μm和10μm的B4C涂层；试样C和D孔隙度分别为13．52％和16．78％，对其均涂覆粒径为10μm的B4C涂层。通过光学金相测量分析其涂层厚度。结果表明，当试样孔隙度相同时，涂层材料粒度越小，其涂层厚度越厚；当抗氧化涂层材料粒度相同时，试样孔隙度越大，涂层厚度越厚。同时，在抗氧化涂层厚度计算过程中，对试样组织内部没渗透抗氧化涂层的孔隙需进行图像处理，以期得到涂层厚度的准确值。     

用电化学方法研究碳纤维增强树脂基复合材料的腐蚀失效行为

尝试用电化学阻抗图谱和循环伏安曲线的方法研究电化学表征参数与复合材料腐蚀程度之间的相关性, 用电化学方法研究了环境因素对碳纤维增强环氧树脂基复合材料内部结构的破坏机理。测试结果显示, 碳纤维本身不会发生电化学反应, 主要破坏机理为溶液离子逐渐渗入复合材料内部, 导致复合材料内部结构受到破坏。用电化学方法可以在线获得复合材料内部溶液离子浓度及溶液离子在复合材料内部的渗透过程, 据此可判断复合材料内部在环境因素作用下的变化。