电流热退火效应对碳纤维导热性能的影响

利用瞬态电热技术(TET)和电流热退火对聚丙烯腈基碳纤维(PAN-CF)进行原位测量,基于数值模拟方法分析实验现象。研究了退火温度对PAN-CF导热性能的影响,分析了电流热退火条件下PAN-CF的石墨化与导热性能之间的关系。在PAN-CF的退火区域,导热系数随退火温度的升高而增大,最高平均导热系数为16.27 W/(m·K),是原始平均导热系数的3.45倍。电流退火存在沿纤维轴向温度分布不均匀的现象,样品在大约中点位置燃断。燃断点的温度和导热系数最大,分别为3 867 K和96.74 W/(m·K)。其中,断点导热系数比样品的平均导热系数高出6.51倍。研究表明,经电流退火后PAN-CF的石墨化程度升高,C原子的杂化效应促使材料结构缺陷密度降低,最终导致PAN-CF的导热性能提高。