碳纳米管增强环氧树脂基复合材料的制备及其力学性能

通过对多壁碳纳米管进行表面处理,用超声分散和模具浇注成型法制备了碳纳米管/环氧树脂纳米复合材料.研究了碳纳米管含量和表面处理对碳纳米管/环氧树脂复合材料力学性能和断面形貌的影响,分析了碳纳米管对环氧树脂的增强机理.结果表明,随着碳纳米管含量的增加,碳纳米管/环氧树脂复合材料的拉伸强度和弯曲强度及模量先增加后减小;当碳纳米管的质量分数为0.5%时,复合材料的拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量分别达到最大值69.8MPa、136.9MPa和3.72GPa,比纯环氧树脂提高了33.9%、29.3%和4.8%;当碳纳米管的质量分数为1.5%时,拉伸模量达到最大值2050.5 MPa,比纯环氧树脂提高了7.3%.     

液相先驱转化法制备锆掺杂C-C复合材料的研究

首先以八水氧氯化锆为原料合成了含锆液相先驱体,利用TG、XRD等研究了含锆液相先驱体的分解过程和产物;然后以含锆液相先驱体为浸渍剂对初始密度分别为1.0、1.2、1.4和1.6 g.cm-3的纯C-C复合材料进行浸渍处理,研究了锆掺杂C-C复合材料的密度和ZrO2含量变化以及锆在复合材料中的存在形式及分布状态,同时研究了锆掺杂C-C复合材料的抗氧化性能。结果表明:液相先驱体于1 000、1 600℃处理后完全转化为纳米的ZrO2和ZrC粒子,其中m-ZrO2、t-ZrO2、ZrC的晶粒尺寸分别为32、19、28 nm;纳米ZrO2均匀分布于C-C复合材料的表面、基体中与碳纤维表面;在生成ZrC的过程中,纳米ZrO2不仅与C-C复合材料中的基体碳相互作用,还和增强体碳纤维相互作用,使其表面产生缺陷和孔洞而降低了部分纤维的增强作用;但相比于纯C-C复合材料,锆掺杂C-C复合材料的抗氧化性能明显提高。     

活性碳纳米管的制备及其结构的研究

采用KOH对催化裂解法制备的碳纳米管进行活化处理，以提高碳纳米管的比表面积，并调整孔结构。研究了活化温度和碱用量对活化碳纳米管的收率、比表面积、晶体结构、微观形貌和孔结构的影响。实验结果表明，通过KOH活化能有效地提高碳纳米管的比表面积，调整孔隙结构。随活化温度升高，活化碳纳米管的收率逐渐降低，比表面积和孔容则逐渐提高。通过活化，碳纳米管的内孔得到释放，有大量的微孔、中孔结构形成。增大碱用量时，收率降低，而比表面积和微孔孔容增加，在比值为7：1时比表面积达到最大值。通过研究发现，制备高比表面积碳纳米管的优化工艺条件为：KOH／CNTs的质量比为7：1，活化温度为900℃。此条件下所得碳纳米管的比表面积为360．1m^2／g，比未活化碳纳米管的比表面积(24．5m^2/g）提高了14倍。     

螺旋形炭纤维的吸波性能

通过气相催化裂解法分别制得了螺径约为4μm、螺距为0.5μm～0.8μm的炭纤维（简称为coils-A）和螺径为20μm左右、螺距为1μm～4μm的炭纤维（简称为coils-B）.以coils-A和coils-B为掺杂体与石蜡制成复合材料在8.2 GHz～124 GHz范围内通过反射传输系统测量其电磁参数,结果表明该等微米级螺旋形炭纤维磁损耗为零,其中coils-B的介电参数的虚部及其损耗正切值tanδε较coils-A的高.分别以coils-A和coils-B为手性掺杂体制得填充有手性材料的夹芯蜂窝板复合材料,研究发现coils-A的吸波效果较好,在10 GHz～15 GHz的范围内对电磁波的反射衰减量大于10 dB,在4.6 GHz～18 GHz 的范围内对电磁波的反射衰减量均大于5 dB,在12.4 GHz时最大的反射衰减量为18 dB,其结果与藉由电磁参数所预测的结果相反.经计算,coils-A的手性参数ξ较大.因此,手性参数ξ对于提高吸波性能的影响大于介电参数ε的影响.     

沥青热缩聚过程的动力学问题

本文综述了以凝胶渗透色谱(GPC)、电子自旋共振(E.S.R)、溶剂抽提(S.E)及核磁共振氢谱(H.n.m.r)等方法研究碳化化学中沥青热缩聚的动力学问题。介绍了一些动力学的测定及计算方法,整理出反应级数、速率常数、活化能等一批参数,并讨论了热缩聚机理及动态过程中反应物与生成物的结构变化规律。     

第五讲 碳纤维的研究开发和应用

本文概述了碳纤维的发展过程。并以炭素微结构观念,说明碳纤维的结构、性质和制造方法。在此基础上,从碳纤维的形态和生产状况较全面地阐述了高性能碳纤维和一般性能碳纤维在不同领域的应用情况,分析了美、日等国的研究开发动向,阐明了碳纤维在材料科学领域的地位及其对社会经济产生的深远影响。     

碳纤维结构吸波材料及其吸波碳纤维的制备

碳纤维结构吸波材料是一类多功能复合材料,具有承载和减小雷达反射截面的双重功能,是一种非常有发展前途的吸波材料。碳纤维结构吸波材料以其优异的力学性能和隐身特性已大量应用于隐身技术。本文讨论了碳纤维结构吸波的应用,碳纤维结构吸波材料的类型及其结构型式设计,探讨了吸波波对碳纤维进行掺杂改性,制备出吸波性能优良的碳纤维、改变碳纤维的截面形状和大小,对碳纤维进行表面改性以及对碳纤维进行掺杂改性,制备出吸波性     

纺丝工艺条件对中间相沥青基异形纤维形状的影响

采用Y形喷丝孔对中间相沥青的熔融纺丝进行了研究,纺丝温度、纺丝压力和纺丝速度是影响异形纤维截面形状的重要因素。通过调整纺丝工艺参数,可得到Y形、三角形和椭圆形等不同截面形状的纤维。     

喷丝孔结构对中间相沥青基异形纤维截面形状的影响

采用了几种不同异形孔结构的喷丝板对中间相沥青的熔融纺丝进行了研究,结果表明,喷丝板结构对异形纤维截面的形状有决定性影响,利用Ｙ 形喷丝板通过调整纺丝工艺参数,可得到Ｙ 形、三角形和椭圆形等不同截面形状的纤维,同时也制得了中空炭纤维。     

高导热炭纤维复合材料的制备及其性能研究

以聚苯硫醚为基体,中间相沥青基炭纤维为增强材料,采用热压成型工艺制备高导热炭纤维复合材料。研究了不同炭纤维含量对聚苯硫醚基复合材料结构和性能的影响。通过XRD、SEM、TEM等手段对材料微观结构进行观察分析,并测试复合材料的力学性能和导热性能。结果表明:不同炭纤维含量对复合材料性能影响不同。随着炭纤维含量的增加,力学性能随之降低,导热率随之升高。纤维含量为5%时,复合材料拉伸强度最高为45.17 MPa,弯曲强度最高为82.24 MPa,导热率最低为0.82W/m·K;纤维含量为20%时,复合材料拉伸强度最低为30.57 MPa,弯曲强度最低为69.36 MPa,导热率最高为1.88 W/m·K。通过微观形貌分析得出炭纤维结合能低,惰性高,与基体结合不够紧密。