不同炭化压力下沥青炭结构特性的研究

将高温煤沥青和浸渍剂沥青在不同压力下炭化，在2500℃下对所得沥青炭进行石墨化处理；测试了所得沥青炭的体积密度、开孔率；利用扫描电子显微镜（SEM）观察了所得沥青炭的显微结构；利用XRD检测了不同炭化压力所得沥青炭石墨化处理后的石墨化度。结果表明：随着炭化压力的增大．沥青炭的体积密度增大而开孔率减小；随着炭化压力的增大沥青炭显微结构有从流线型向镶嵌型和域型转变的趋势：流线型结构沥青炭石墨化度较高；沥青中QI组分也会影响沥青炭的显微结构。     

炭材料热物理性能研究

炭材料宏观性能受微观组织多样性的影响表现出极强的多样性。实验制备几种模压炭材料，并对其热物理性能进行表征。结果表明，随着原材料中胶体石墨含量的增加，材料的电阻率下降，热导系数、热扩散率提高；材料的比热容、热导系数、线膨胀系数随温度升高而增大，热扩散率随温度升高而降低。研究结果还表明，用传统的石墨化度G参数表征多相炭材料石墨化度具有一定的局限性，而用G参数与衍射峰高相结合表征更能准确反映多相炭材料的石墨化特性。     

煤焦油沥青改性炭纸的制备及性能研究

随着质子交换膜燃料电池的应用与发展,对内部作为气体扩散层基底材料的炭纸性能要求不断升高。传统使用纯树脂制备的炭纸力学性能较差且成本较高,难以满足工业需求。为优化炭纸的力学性能,使用残炭率更高、成本更低廉、来源更广泛的煤焦油沥青为粘结剂,改善炭纸的力学性能。实验采用分次喷涂煤焦油沥青,探究煤焦油沥青与树脂的结合方式对炭纸性能的影响。实验结果表明,煤焦油沥青增强了炭纸的力学性能和石墨化度,在结合方式为树脂-煤焦油沥青-煤焦油沥青-树脂时力学性能达到最优,导电性与透气性均有提升。     

TiC改性炭石墨材料的微观结构与性能研究

研究了在炭石墨材料基料中均匀掺杂TiC陶瓷粉体，经高温烧结、原住合成反应、石墨化，制备了TiC改性炭石墨复合材料。研究了TiC改性炭石墨复合材料的微观结构，分析了TiC掺杂对炭石墨材料力学性能的影响，并从微观角度解释了TiC对炭石墨材料力学性能影响的机理。从研究结果可以看出，TiC掺杂可使炭陶瓷复合材料的抗折强度提高13．4％，抗压强度提高38．1％，气孔率降低16．9％；其机理在于TiC掺杂在炭陶瓷复合材料制备过程中能促进石墨化，使晶体更加完整、细化，有利于力学性能的提高。     

沥青炭石墨化度的间接表征方法研究

将高温煤沥青和浸渍剂沥青在不同压力下炭化，在2500℃下对所得沥青炭进行石墨化处理。利用X射线衍射方法（XRD）检测了所得沥青炭试样的石墨化度；对比分析了几种试样的真密度、电阻率和磁阻。结果表明：沥青炭的石墨化度越高，其真密度越大；沥青炭的室温电阻率随石墨化度的增加而下降，随体积密度的增大而下降；在不同磁场强度下，随石墨化度的提高，磁阻增大。     

制备工艺对中间相沥青基泡沫炭结构的影响

以煤沥青基中间相沥青为前驱体制备泡沫炭生料,经850℃和2300℃热处理分别得到炭化和石墨化泡沫炭,研究了发泡工艺参数和热处理温度对泡沫炭微观结构的影响。结果表明,较快的升温速率使泡沫炭易形成开孔型结构;随着压力的增大,泡沫炭的孔径减小、密度增大、孔隙率降低;经炭化和石墨化后泡沫炭孔径有所收缩,孔间的连通性增强;泡沫炭石墨化后孔壁及其韧带大部分转化成为高取向度的石墨晶体结构,微晶层间距和石墨化度分别为0.3376nm和0.733。     

石墨化温度对中间相沥青炭纤维微观结构及性能的影响

以自制中间相沥青炭纤维为原料,探究连续石墨化处理温度对中间相沥青炭纤维微观结构和性能的影响。采用SEM、XRD、TEM、Raman、万能材料试验机、微欧计等分析手段研究了不同石墨化温度下处理的石墨纤维微观形貌、晶体尺寸、取向、力学及导热性能。结果表明:随着石墨化温度从2 300℃升高到2 600℃,纤维的热导率从315 W·m^-1·K^-1提高到582 W·m^-1·K^-1,杨氏模量从526 GPa增加到704 GPa,拉伸强度从1.61 GPa提高到2.58 GPa。原因是随着石墨化温度的升高,纤维的石墨微晶尺寸变大,石墨片层沿纤维轴向的择优取向度明显增加,石墨片层的扭曲、交联等微晶缺陷减少。     

短炭纤维 /沥青炭复合材料导热系数与石墨化度的关系

采用脉冲激光闪光法和XRD技术，分析了一种短炭纤维增强沥青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分析。结果表明，随着石墨化度的升高，石墨微晶尺寸增大、结构渐趋完整，复合材料在平行于层面方向的室温导热系数逐渐升高，导热系数与石墨化度之间关系符合公式：λ=59.18 0．53exp(g／14.80)。     

两种聚酯工程纤维改性道路沥青的微观结构与性能

研究了两种聚酯工程纤维改性道路沥青的微观结构与性能。实验结果表明:两种聚酯纤维增加了沥青的软化点和针入度指数,但降低了沥青的针入度与延度;当添加量为4%~5%时,改性沥青形成了完整凝胶网络结构,各项性能趋于恒定。另外,聚酯纤维用量增加,道路沥青热氧化稳定性改善和断裂功增加;纤维特性黏度大、长径比低的聚酯纤维改性效果更好。     

炭素材料用煤沥青流变性能表征指标的研究

用美国产的BROOKFIELD转子流变仪测定了5种铝工业常用的不同种类的煤沥青在不同温度下的粘度值,并进行了回归计算,结果表明,沥青的表观粘度对温度具有良好的指数方程规律。分析了回归方程的两个系数α和β的物理意义,认为α是沥青在软化点时的粘度,称为软化粘度,受喹啉不溶物含量的影响;β可以用来表示粘度随温度变化的速率,称为温度敏感指数,并给出了粘度变化速率的计算公式。软化粘度和温度敏感指数是依据沥青种类不同而固有的常数,可以用来表征沥青流变性的指标,用于评价沥青流变性能。利用这些指标,可以通过较为简单的测试数据得到沥青的粘度-温度方程,为炭素工业提供一套有实用价值的沥青流变性指标的表征方法。     

圆形截面和扁平截面双螺旋形炭纤维的微观结构和性能比较

化学气相沉积法制备的双螺旋炭纤维（carbon microcoils，CMCs）一般有两种典型形态-圆形截面双螺旋炭纤维（cricular CMCs，CCMCs）和扁平截面双螺旋炭纤维（flat CMCs，FCMCs）。本文系统地对比研究了二者的微观结构、电学性能和电磁性能，结果表明：相对于CCMCs，构成FCMCs的石墨微晶尺寸稍小；螺旋炭纤维电阻值随螺旋的伸长量增加而增加，其中FCMCs的电阻值增加更加明显，在触觉传感器方面更具应用价值；在2～18GH波段内，分别研究了CCMCs和FCMCs的电损耗正切值，为其在微波吸收剂的应用提供一定的参考。     

锂离子电池负极硬炭／沥青复合材料的性能研究

通过高温固相法在硬炭表面包覆沥青热解炭,制备锂离子电池负极材料。SEM测试显示,硬炭包覆上沥青热解炭后表面形貌发生了明显变化。由例得到,硬炭表面包覆的沥青热解炭的平均厚度为300nm。当硬炭表面包覆上沥青热解炭后（硬炭与沥青的质量比为2：1）,首次库仑效率由55％提高到70％,可逆容量也有所提高。研究发现,硬炭在高倍率下的容量和循环稳定性比石墨好。     

煤加氢热解沥青制备通用级沥青碳纤维的研究

以煤加氢热解沥青为原料,采用空气氧化和氮气吹扫处理,制备了可纺沥青,收率超过70％。可纺沥青经过纺丝、预氧化和炭化,制得通用级沥青碳纤维。实验结果表明,沥青碳纤维直径12．2um、抗拉强度623MPa、模量30．5GPa、伸长率2．05％。     

低温交联法制备炭材料用改性沥青

以二乙烯基苯（DVB）为交联剂,在对甲苯磺酸（PTS）的作用下对中温煤沥青进行改性,制备出性能优良的炭材料用改性沥青,并对改性沥青的性能进行表征。结果表明,未固化沥青的软化点为112℃,残炭率达68.0%,而固化后沥青的残炭率高达74.2%;改性后的沥青中出现很多中间相小球体;与未改性的煤沥青相比,该沥青炭化产物的孔隙尺寸明显变小。     

两种煤沥青的浸渍性能分析

采用热重／差热分析、核磁共振、热台显微镜在位观察等方法,对太钢改质沥青和北京焦化厂中温煤沥青的软化点、元素组成、结构、组成、粘度进行了分析,以评价其作为浸渍沥青的性能。结果表明：太钢改质沥青比北京焦化厂中温煤沥青的吡啶不溶物含量高,芳香度低,高温流动性略好,产碳率也高。     

沥青基碳纤维的研制与开发

阐述了近20年来世界沥青基碳纤维(PCF)的开发动向和现状,介绍了各种沥青原料的调制工艺、纺丝技术和 PCF 原丝的热处理方法.最后对我国如何开发 PCF 提出了建议.