电化学处理对碳纤维表面加载碳纳米管的影响机理

利用电化学阳极氧化法改性碳纤维表面,开发了在连续碳纤维表面简单、高效、均匀地加载催化剂涂层的工艺。通过系统研究电化学改性强度对碳纤维表面物理与化学特性、催化剂颗粒与CNTs形貌、多尺度增强体拉伸强度及其增强复合材料层间剪切强度的影响,优化了碳纤维表面电化学改性工艺。结果表明:催化剂颗粒的形貌与分布不仅影响碳纤维表面沉积的CNTs的形貌,而且影响最终碳纤维表面生长CNTs多尺度增强体及其复合材料的力学性能。     

碳纳米管-玻璃纤维织物增强环氧复合材料的结构与性能

通过物理沉积法和静电吸附法在玻璃纤维织物(GF)表面包覆多壁碳纳米管(MWCNTs),制备GF-d-CNTs和GF-a-CNTs两种多尺度增强体,采用真空灌注工艺制备MWCNTs-GF增强环氧复合材料。采用静态、动态力学法、扫描电镜、红外光谱等分析手段,对复合材料的拉伸、弯曲、层间剪切、黏弹性和微观组成结构表征。结果表明:MWCNTs包覆于GF表面形成"倒刺"结构,并通过啮合作用增强了复合材料界面的强度和树脂韧性,提高了复合材料的玻璃化温度(Tg)等;与纯GF复合材料相比,GF-d-CNTs复合材料的拉伸强度和模量分别提高14.5%和37.9%,弯曲强度和模量分别提高26.2%和36.6%,层间剪切强度提高31.5%;GF-a-CNTs复合材料的Tg提高了8.9℃。     

碳纤复合约束阻尼结构共固化成型及其性能研究

使用共固化成型工艺制备了含碳纤复合材料约束层的轻质约束阻尼结构,采用180°剥离强度测试、振动性能测试对结构界面结合强度、减振性能进行测试,并通过扫描电镜观测试样内部界面微观形貌。结果表明,所制备碳纤复合约束阻尼结构中约束层与阻尼层界面结合紧密,剥离强度接近5 k N/m,减振量超过19d B,结构减重50%以上,具备较高的应用价值。     

高透钻面玻璃在线连续镀膜技术研究

使用立式连续直线镀膜生产线,采用真空磁控溅射技术在玻璃表面设计并镀制了Nb2O5/Si O2/Nb2O5/Si O2/CNx多层纳米硬质增透薄膜,并研究其透过率、硬度及理化性能。结果表明:通过引入线性阳极层离子源,控制并形成新的磁控溅射镀膜工艺,钻面玻璃产品的表面硬度达994.8 HV,是普通玻璃的2倍以上;在可见光透过率≥94%,具有一定的增透效果;经过酸/碱/溶剂/热处理后的透过率衰减ΔT0.1%,理化性能优良。     

钒、铬微合金化对高碳钢微观组织与力学性能的影响

为了开发性能更优的高碳盘条钢,在原有70钢的基础上,以铬、钒微合金化设计开发新钢种,并分析了铬、钒对试验钢的微观组织和力学性能的影响。铬、钒单独微合金化,使索氏体化率增大、片层间距减小、原始奥氏体晶粒细化;与70钢相比,随铬、钒含量的增加,钢的抗拉强度逐渐升高,断口伸长量下降。铬钒复合微合金化对钢中微观组织的改善明显好于单独微合金化;与70钢相比,铬钒复合微合金化钢的强度显著升高,塑性略有降低;与80钢相比,铬钒复合微合金化钢的强度和塑性均较高。     

改性碳纳米材料在低温燃料电池中的应用

碳纳米材料(如炭黑、介孔碳、碳纳米管、石墨烯、碳纳米纤维、碳纳米角等)因其优异的电学性能和结构特性(良好的导电性能和超大的比表面积),被研究者广泛用作低温燃料电池贵金属催化剂的载体。然而,作为催化剂载体的这类碳纳米材料通常都存在电化学腐蚀的问题,碳载体的腐蚀通常会导致贵金属纳米催化剂的聚集,这将使催化剂的性能降低。为了改善碳载体的抗腐蚀性能,提高金属纳米粒子的活性和稳定性,许多研究工作致力于制备特殊结构的碳纳米材料,或对碳纳米材料进行表面修饰、掺杂等。与此同时,为了取代价格昂贵的贵金属催化剂,非贵金属催化剂的研究也成为一大热点,掺杂碳纳米材料就是研究热点之一。对近几年来围绕碳纳米材料制备、改性,以及这些改性碳纳米材料作为金属纳米粒子载体等的研究工作做了较为详细的综述,同时介绍了掺杂碳纳米材料作为氧还原催化剂的研究进展。     

化学气相沉积制备大面积高质量石墨烯的研究进展

石墨烯是由单层碳原子紧密堆积形成的一种碳质新材料,具有优良的电学、光学、热学及力学等性质。在众多的石墨烯制备方法中,化学气相沉积(Chemical vapor deposition,CVD)最有可能实现大面积、高质量石墨烯的可控制备。综述了CVD方法制备大面积、高质量石墨烯的影响因素,包括衬底、碳源及生长条件(气体流量、生长温度、等离子体功率、生长压强、沉积时间、冷却速率等)。最后展望了CVD方法制备石墨烯的发展方向。     

生物质基碳气凝胶制备及应用研究

生物质材料成本低廉、碳源丰富,是碳气凝胶制备中最经济、环保和可持续性的原料。生物质基碳气凝胶展现出密度低、弹性高、比表面积大和导电性好等优异特性,有望广泛应用于电化学储能器件和吸附净化等领域。综述了生物质基碳气凝胶,如纤维素碳气凝胶、木质素基碳气凝胶、生物质衍生物基碳气凝胶以及碳气凝胶复合结构材料的制备工艺,总结了生物质基碳气凝胶在吸附和电化学等领域的应用研究。最后,分析了大规模制备结构均一和性能优良的生物质基碳气凝胶面临的机遇与挑战。     

催化剂加载对连续碳纤维表面生长碳纳米管的影响

通过化学气相沉积(CVD)在碳纤维表面还原得到均匀细小的催化剂颗粒并在碳纤维表面催化生长了均匀、规整的碳纳米管(CNTs)。系统研究了催化剂种类以及浓度对碳纳米管产量和微观组织结构的影响,探究了碳纤维的浸润性能和单丝强度的变化。结果表明,Ni的催化活性最高,Co的催化活性适中,产生的CNTs较为均匀、规整,当催化剂浓度为0.02mol/L时,碳纤维表面生长CNTs多尺度增强体的拉伸强度最大。碳纤维表面生长CNTs,促使碳纤维的表面粗糙度增加,与树脂之间的结合变强,从而提高了碳纤维与环氧树脂之间的浸润性。     

碳纤维复合材料保险杠铺层优化设计研究

对碳纤维复合材料保险杠碰撞性能进行研究,并进行铺层优化设计。先在HyperStudy中进行试验设计获得大量试验数据,然后采用HyperKriging方法构建近似模型,随后采用遗传算法进行铺层优化,最后将最优解重新代入原模型,进行运算验证。相对于原钢制保险杠,优化后的碳纤维复合材料保险杠有更佳的安全性能,且质量显著减轻,减轻63.3%。碳纤维复合材料对于汽车碰撞安全性及轻量化具有重要的研究意义。