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2006年  第21卷  第03期

中间相沥青基炭泡沫体的制备、结构及性能
沈曾民, 戈敏, 迟伟东, 刘辉
2006, 21(03): 193-201.
摘要(2639) PDF(2458)
摘要:
以合成中间相萘沥青为原料,采用加压发泡法制备孔径均匀的初生炭泡沫体,经700℃~1000℃和2300℃~2800℃热处理制备出炭化和石墨化炭泡沫体;以700℃炭化处理所得的炭泡沫体作为芯材制成夹芯复合材料。研究了原料性能、发泡以及热处理工艺参数对炭泡沫微观结构和力学性能的影响,考察了炭泡沫体夹芯复合材料的微波吸收性能。结果表明:发泡过程中保持均匀的温度场是制备孔径均匀的炭泡沫体的关键因素,压力是影响孔结构的主要因素。炭泡沫体的微晶结构、力学性能以及微波吸收性能沿xy和xz面方向(分别表示垂直和平行于重力方向)具有各向异性。
淀粉基碳包覆铁纳米胶囊的合成及其磁学性能
邱介山, 孙玉峰, 周颖, 孙天军, 李杞秀
2006, 21(03): 202-205.
摘要(2994) PDF(3161)
摘要:
以淀粉为碳源,通过热解炭化铁/淀粉复合物,成功制备出碳包覆铁(Fe@C)纳米胶囊。在这一过程中淀粉有双重作用,既是碳源又是铁纳米颗粒的稳定剂。采用透射电镜、X射线衍射及振动样品磁强计研究了(Fe@C)纳米胶囊的结构和磁学性能。发现Fe@C纳米胶囊具有完美的铁核(bcc-Fe)/碳壳(石墨层片)包覆结构,其尺寸介于30nm~40nm之间;Fe@C纳米胶囊在室温下有低的剩磁比(Mr/Ms = 0.11),表明它在室温下具有超顺磁性。
利用铈盐改性修饰活性炭纤维结构
陈水挟, 陈建良, 武清毓
2006, 21(03): 206-212.
摘要(2581) PDF(2077)
摘要:
利用硝酸铈铵对活性炭纤维进行了化学改性。研究了铈盐改性前后活性炭纤维的微观结构和表面化学结构的变化。结果表明,活性炭纤维经铈盐处理后,比表面积降低10%~20%左右,微孔孔径分布没有发生明显的变化,表面氧含量从原子分数11%提高至25%,使活性炭纤维表面形成更多的高价态含氧基团。并通过X射线光电子能谱和热重-红外联用的分析结果相结合,较为详细地、定量地分析了活性炭纤维表面的含氧基团。结果表明,利用热重-红外联用技术对活性炭纤维表面含氧基团的种类及其相对量分析结果与基于X射线光电子能谱的C1s分峰结果定量分析基本一致,两种结果可互为验证。
炭/炭复合材料的结构对磁电阻----位向曲线形状的影响
邓海金, 李军红, 孙立, 李明
2006, 21(03): 213-218.
摘要(2842) PDF(1896)
摘要:
研究了四种C/C复合材料的磁电阻与测试位向的关系。其中每种试样具有不同结构的预制体,并经过2400℃-2800℃热处理。实验结果表明,这四种材料的磁电阻测试位向曲线形状完全不同,而同一材料的曲线形状基本相同,并且与热处理测试温度和磁场强度无关。经傅里叶函数分析,材料的磁电阻测试位向曲线形状与其预制体纤维的方向有关。
酚醛树脂基活性炭微球的电化学性能II.作为EDLC电极材料的活性炭微球的制备及电化学性能
王芙蓉, 李开喜, 吕永根, 李强, 吕春祥, 孙成功
2006, 21(03): 219-224.
摘要(2201) PDF(2517)
摘要:
用直流恒流循环法考察在不同的活化条件下得到的酚醛树脂活性炭微球作为双电层电容器电极的电化学性能。研究结果表明,要得到高比电容的电容器电极材料,水蒸气活化的最佳条件为:在800℃下活化1h,水蒸气的量控制为氮气量的40%。在此条件下得到的酚醛树脂活性炭微球作为电极具有良好的循环充放电性能,比电容可达到143F/g,充放电效率高达98%。在2.0nm~7.5nm之间的孔对活性炭微球的比电容影响显著。
热处理对各向同性热解炭材料微观结构和力学性能的影响
吴峻峰, 白朔, 成会明
2006, 21(03): 225-230.
摘要(2818) PDF(3340)
摘要:
对化学气相沉积法(CVD)制备的各向同性热解炭材料在不同温度下进行热处理,利用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜、X射线衍射和显微激光喇曼光谱等表征手段及显微硬度实验、三点弯曲实验,研究了材料的微观结构和力学性能与热处理温度之间的关系。结果表明,随着热处理温度的提高,各向同性热解炭材料的石墨片层间距缩小,石墨化程度增加,晶粒尺寸增大,同时材料中的孔隙结构也发生了较大的变化。材料的显微硬度和弹性模量随热处理温度的升高而降低,抗弯强度在1750℃和2400℃之间没有变化,在2600℃时有显著的增加。
炭/炭复合材料MoSi2/SiC高温抗氧化复合涂层的制备及其结构
冉丽萍, 易茂中, 蒋建献, 葛毅成
2006, 21(03): 231-236.
摘要(2680) PDF(1969)
摘要:
采用两段式包埋法工艺可制得涂层结构合理的复合梯度涂层,从里到外涂层结构为:SiC过渡层→SiC致密层→MoSi2/SiC双相层→以MoSi2为主的外层。随着制备工艺中高温阶段保温时间的延长,涂层表面以MoSi2为主的薄层越连续。涂层与基体的结合以化学结合为主,并有机械结合,结合强度高。用正硅酸四乙酯对涂层表面进行封闭处理,凝胶形成的SiO2可充填涂层表面裂纹并覆盖在涂层表面。在1500℃高温空气中氧化,未封闭处理的涂层试样表现为氧化失重,封闭处理后的试样氧化增重。
以含模板剂的中孔MCM-41为模板合成类碳纳米管材料
刘献斌, 刘中民, 常福祥, 曲丽红, 桑石云, 张阳阳
2006, 21(03): 237-242.
摘要(1713) PDF(1804)
摘要:
以占据MCM41中孔孔道的表面活性剂— 十六烷基三甲基溴化铵(Cetyltrimetylammonium bromide,CTAB)作为碳源,通过模板法合成类碳纳米管材料。使用X射线衍射仪(XRD),N2物理吸附,透射电镜(TEM)和热重分析(TGA)对产品的结构和性能进行了表征。研究表明:此方法能够简便地制备出一种无定形结构的类碳纳米管材料,其中浓硫酸预处理是制备的关键步骤。
牵伸石墨化对石墨纤维结构和力学性能的影响
薛林兵, 王浩静, 李东风
2006, 21(03): 243-247.
摘要(2619) PDF(3252)
摘要:
借助XRD和力学测试研究了不同石墨化温度下牵伸率(0%~2.5%)对PAN基石墨纤维结构和力学性能的影响。结果表明:在2400℃、2700℃和3000℃石墨化温度下,分别采用1.25%,1.50%和2.20%的牵伸率,可获得的抗拉强度最大值相应为3.1GPa、2.55GPa和2.25GPa。在相同的石墨化温度下与未牵伸的样品相比,抗拉强度提高了10%~20%。弹性模量亦随牵伸率的增大而增加,在牵伸率为2.50%时,弹性模量上升15%。同时,石墨微晶尺寸Lc(3.612nm~7.094nm)和La(12.909nm~24.400nm)及取向度逐渐增大,而d002(0.3465nm~0.3418nm)逐渐减小。微观结构的改善是石墨纤维抗拉强度和弹性模量提高的主要原因。
多壁碳纳米管横向扰动波传播的研究
沙风焕, 赵隆茂, 杨桂通
2006, 21(03): 248-252.
摘要(2446) PDF(1642)
摘要:
将N层碳纳米管模拟成N层连续弹性壳模型,研究横向扰动波在单个多壁碳纳米管中轴向传播问题。研究表明,当扰动频率低于多壁碳纳米管的临界频率时,振动模态是同轴的;如果扰动频率至少高于多壁碳纳米管的一个临界频率时,振动模态是非同轴的,并以不同的波速传播,或低或高于单壁连续弹性壳模型的波速。因此,多壁碳纳米管的THz高频波存在着复杂现象,振动基本是不同轴的。特别是当多壁碳纳米管THz高频波以不同的速度传播时,传播速度不仅依赖于频率,而且依赖于非同轴的振动模态。
用柔性石墨制备低密度膨胀石墨块
高林, 马玲
2006, 21(03): 253-258.
摘要(2089) PDF(1852)
摘要:
通过在浓硫酸或浓硝酸中浸泡柔性石墨纸(板),然后在200℃~750℃膨化制备了低密度膨胀石墨块。研究了插层剂、插层时间和膨化温度对膨胀石墨块体积密度和外形完整程度的影响。结果表明:膨化温度越高,制得的膨胀石墨块密度越低,越难获得完整的外形。以浓硫酸或浓硝酸插层剂时,适宜的膨化温度分别约为550℃和650℃,插层时间应为3h以上。并发现膨胀石墨块主要存在两种外观,一种为均匀膨胀,另一种为非均匀膨胀。
具有优异淋巴示踪特性的纳米炭混悬液的制备
谢永美, 唐小海, 何俊, 成明, 郑开波, 张勇
2006, 21(03): 259-262.
摘要(2366) PDF(1945)
摘要:
为了得到具有优异淋巴示踪特性的炭黑(CB),利用浓硝酸在100℃下氧化炭黑100h。使用光电子能谱(XPS)和碱量滴定法对炭黑表面官能团进行分析,结果表明硝酸氧化在炭黑表面引入了大量含氧官能团。激光粒度仪测定氧化炭黑混悬液的平均粒径为72nm,室温下放置180天后,平均粒径无变化。淋巴示踪实验表明,这种氧化炭黑制备的混悬液能在5min内有效地黑染注射区域引流淋巴结,其染色效果优于商品卡纳琳的淋巴示踪剂。
纳米SiO2改性乳液上浆剂对炭纤维抗拉强度的影响
杨禹, 吕春祥, 王心葵, 苏小雷, 贺福, 李永红, 宋燕
2006, 21(03): 263-268.
摘要(2372) PDF(1733)
摘要:
利用Weibull统计分布分析了上浆对炭纤维单丝拉伸强度的影响。通过扫描电镜(SEM)观察和X射线能谱仪(EDS)分析了上浆前后炭纤维表面和截面的结构形貌及表面元素组成。结果表明:当纳米SiO2粒子与上浆树脂的质量比为0.5%时,上浆炭纤维单丝的抗拉强度最高,增幅达10.1%;Weibull参数m值最大,强度的分散性最小。EDS显示了改性上浆炭纤维表面Si元素含量增大。上浆炭纤维比未上浆的表面较均匀,纹理沟槽变浅;截面凹凸不平,呈现一定的韧性断裂特性。说明上浆剂中添加纳米SiO2粒子可以明显提高上浆炭纤维的强度。
氧化处理方法与多壁碳纳米管表面羧基含量的关系
邱军, 王国建, 屈泽华, 苌璐
2006, 21(03): 269-272.
摘要(3773) PDF(5800)
摘要:
从羧基定量化出发,采用红外光谱法、热重分析法和X射线光电子能谱法详尽研究了氧化处理方法与多壁碳纳米管(MWCNT)上引入羧基量的关系。结果表明,硝酸氧化法、混酸氧化法和混酸与过氧化氢共同氧化法均可以使MWCNTs表面产生羧基。热重分析法和XPS分析法可以定量分析MWCNTs表面羧基的含量,并且分析结果相近。XPS分析表明,2.5mol/L硝酸氧化48h可以使MWCNTs表面产生摩尔分数为4.80%的—COOH,而混酸(浓HNO3与浓H2SO4体积比为1∶3)氧化4h可产生摩尔分数为5.35%的—COOH,如果进一步由质量分数20%的过氧化氢氧化2h,MWCNTs表面产生的—COOH摩尔分数提高到7.55%。
CVD法制备纳米石墨棒
徐向菊, 余雪里, 夏晓红, 贾志杰
2006, 21(03): 273-273.
摘要(2646) PDF(3864)
摘要:

以甲烷为碳源,在865℃~930℃温度条件下,通过化学气相沉积法,在铁基催化剂上生长出纳米石墨棒。对产物进行X射线衍射分析,确认其为石墨结构,晶粒径估算为16.3nm,长度为200nm~800nm。用透射电子显微镜和激光拉曼光谱仪作进一步的分析,结果表明:产物为纯度较高的纳米石墨棒。

氮化碳晶体的研究进展
马志斌
2006, 21(03): 277-284.
摘要(1865) PDF(1754)
摘要:

介绍了氮化碳晶体的合成与表征研究进展,分析了氮化碳晶体合成中存在的主要困难。分析表明:现有的研究结果还没有给出氮化碳晶体合成的确信证据。高温高压法的主要困难在于反应前驱体的选择与制备以及在高压过程中对热力学参数进行有效地控制;等离子体化学气相沉积中,基体原子,主要是硅原子对氮化碳晶体的合成有很大的影响,但目前缺少这方面的系统研究。反应溅射合成时需要解决的困难是在保持较低基片温度的同时如何提高反应气氛中的N原子含量,寻求高比例的sp3C─N单键的合成条件。电化学方法利用了前驱体中的碳氮单键,能够有效地降低反应能垒和沉积温度,需要解决的问题是如何促进合成产物的晶化和减少副产物。综合运用多种合成技术如在较低的基片温度下,在氮等离子体中通过溅射含有碳氮单键的有机前驱体而引入大量的碳氮单键,控制硅原子在氮化碳晶体生长中的影响程度将是今后氮化碳晶体合成研究的有效途径。

炭材料科学的研究现状和发展趋势——Carbon 2006参会感
陆安慧
2006, 21(03): 285-288.
摘要(2472) PDF(2917)
摘要: