由炭布制备C／C复合材料工艺及性能的研究

为通过快速增密和低设备成本降低C／C复合材料的成本,采用中压浸渍、炭化多次循环的工艺制备了快速增密的C／C复合材料。该工艺以Z向增强的层叠炭布为增强体,不同软化点的中间相沥青和改性沥青为浸渍剂。考察了浸渍工艺,并研究了所得C／C复合材料的力学性能和断裂形貌。结果表明,中间相沥青及改性沥青等高残炭收率沥青是C／C复合材料极佳的浸渍剂,有利于快速增密。8次循环后（约2周时间）,复合材料的密度从0.84g/cm^3增至1.76g/cm^3。炭布层叠Z向增强的C／C复合材料有良好的力学性能,而且其性能随着密度的增加而提高。所得复合材料的密度达到1.76g/cm^3时,拉伸强度为87.03MPa,弯强为113.56MPa,压缩强度为199.49MPa。     

Co催化热分解制备弯曲状碳纳米管的研究

用Ｃｏ催化剂催化热分解乙炔制备碳纳米管,考察了工艺参数对碳纳米管收率及其同结构的影响,得到了较好的工艺流程,同时运用ＴＥＭ、ＨＲＴＥＭ及拉曼光谱对其微观结构进行了分析,并对生长机理做了初步的探讨。     

气相生长碳纤维形态及微观结构的研究

用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、高分辨透射型电子显微镜、Ｘ射线能谱分析研究了ＶＧＣＦ的形态和微观结构特征,分析了制备工艺参数和产物结构的内在联系,发现一些新的现象并给出解释,为ＶＧＣＦ生长机理的确立提供了理论和实验依据。     

镀Ni-P和Ni-N合金碳纳米管的磁性能及其复合材料的微波吸收性能

用竖式炉流动法,以二茂铁为催化剂,噻吩为助催化剂,苯为碳源通过催化裂解反应在1100~1200℃制备了直线形碳纳米管,外径为20~50 nm,内径10~30 nm,长度50~1000 μm。用化学镀工艺在碳纳米管表面均匀包覆了Ni-P和Ni-N合金,研究了它们的磁性能及其环氧树脂基复合材料在2~18 GHz的微波吸收性能。与纯碳纳米管相比,镀Ni-P合金碳纳米管复合材料的吸收峰向高频移动,镀Ni-P和Ni-N合金碳纳米管经热处理后,复合材料的吸收峰向低频移动。镀Ni-P合金碳纳米管以及镀Ni-P和Ni-N合金经热处理碳纳米管的矫顽力分别为304.34 Oe、 81.65 Oe、 183.85 Oe。随着矫顽力的增加,在2~18 GHz,复合材料的微波吸收峰向高频移动。在复合材料中,碳纳米管以及镀Ni-P和Ni-N合金的碳纳米管作为偶极子吸收微波。      

用STM研究渗硼改性碳纤维结构与力学性能的相关性

研究了PAN基碳纤维浸渍不同硼化物溶液进行高温热处理后(2500℃)对力学性能的影响。采用扫描隧道显微镜观察了渗硼处理对碳纤维表面微观形态结构的影响,同时还采用X-ray衍射技术分析了渗硼处理对纤维结构参数的影响。结果表明渗硼处理可提高CF的力学性能,采用硼化物A浸渍热处理后CF的模量和强度分别提高了10.3 %和15.3 %。通过STM观察可以很清楚看到渗硼处理可提高CF的择优取向和晶体尺寸,减少表面缺陷。X-ray衍射分析结果与STM一致,渗硼热处理提高了CF的晶体尺寸。      

以残渣油组分为原料制备高性能电流变液的研究

研究了残渣油组分及其热转化产物作为分散相的电流变液特性,发现未经热转化的残渣油组分具有负电流变效应,而经热转化达到一定深度的残渣油组分具有电流变效应,并存在一最佳的C/H原子比.考察了石油中间相沥青基电流变液的性能,结果表明,以残渣油为原料制备的碳素粒子电流变液是一种具有较高应力水平、良好抗剪切性能、低能耗和良好耐温能力的新型电流变液材料.     

热台显微镜技术在研制高性能沥青炭纤维中的应用

采用最新热台显微镜技术,对近年来迅速发展的可溶性中间相沥青即预中间相、潜在中间相、新中间相沥青在热动态下显微结构的变化特征作了研究。显微镜观察表明:不同工艺条件下的原料改性处理,改变了物料的组成结构,在热动态下显微结构呈现出与未改性物料有明显的差异;在观察中用针入法拉丝,也由原来不可拉丝转变为流变性能较好的可纺物料,能拉出具有光学各向异性的中间相沥青纤维,从而克服了通常用中门相沥青纺丝过程中存在的较多困难。研究表明,可溶性中间相沥青在制备高性能沥青炭纤维上有着令人鼓舞的发展前景;热台显微技术,作为对沥青热动态下形态结构的研究,显示了它有力的作用。     

几种沥青及其不同组份热动态过程中显微结构及可纺性研究

我们选用带热台的偏光显微镜,对几种沥青及其不同组份在热动态过程中形成中间相液晶的显微结构进行了观察和研究,并配合工艺在热反应过程中用针入法拉丝做了可纺性的试探,为制取高性能沥青碳纤维原料的评选提供了一定的信息。同时对中间相液晶在热动态中物理化学变化,光学特征做了初步的研究。     

热缩聚工艺条件对中间相微球形成的影响

以煤焦油沥青为原料采用常压热缩聚工艺制备中间相沥青微球。考察了热缩聚温度和停留时间对中间相沥青收率、微球收率及形态的影响。发现在同一热缩聚温度下停留时间的延长，虽使中间相沥青的收率降低，但微球收率却相应提高，小球直径逐渐增大；提高热缩聚反应温度使微球更易长大，直到最终融并。通过控制热缩聚条件可以得到尺寸各异的中间相沥青微球。采用两步热溶抽提法可很好地将沥青微球从母液中提取出来     

HPLC在碳化化学研究中的应用

碳材料科学和工艺学,经过长期的发展,已形成为一门独立的学科分支。碳材料制造中的化学过程,实质上是芳烃在特定条件下的交联、环化、缩聚和热解等的化学反应过程,检测烃类物质在反应历程中的转化,高效液相色谱(HPLC)是适宜的现代化的大型仪器。在碳材料制造中,沥青是重要原料,它既是成型石墨材料的粘结剂,又是一系列碳材料,诸如针状焦、沥青焦、沥青碳纤维等的唯一原料,对沥青类物质的检测分析,HPLC是不可替代的专门仪器;液相碳化化学的发展又为HPLC提供了更广阔的应用领域。