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2010年  第25卷  第03期

密度和纤维取向对炭/炭复合材料烧蚀性能的影响
Shameel Farhan, 李克智, 郭领军, 高全明, 兰逢涛
2010, 25(03): 161-240. doi: 10.1016/S1872-5805(09)60023-8
摘要(2042) PDF(1490)
摘要:
采用不同的预制体和致密化方法制备了密度不同的5种炭/炭复合材料(密度范围1.77g/cm3~1.85g/cm3)。用氧-乙炔焰对试样进行了烧蚀试验,并用SEM表征了烧蚀后材料的形貌。结果表明: 烧蚀后,与乙炔焰成30o角的纤维变成楔形,而与火焰平行的纤维变成直径为3.5μm~4.5μm的针状,针状纤维更易被火焰烧蚀而钝化。部分宏观孔(直径为1.0mm~1.26mm)、针状微孔及界面裂纹等缺陷处更易被烧蚀而变成烧蚀坑。包裹纤维的沥青炭层由于热解炭基体的不连续而出现了严重的剥蚀。高密度材料(1.85g/cm3)具有良好的抗烧蚀性能。
环己烷浮游催化法制备超长碳纳米管阵列
杨 州, 张 强, 罗国华, 项 荣, 骞伟中, 王 垚, 魏 飞
2010, 25(03): 168-174.
摘要(1975) PDF(1433)
摘要:
采用非芳香烃类环己烷作为碳源,通过浮游法实现了超长垂直碳纳米管(Carbon nanotube, CNT) 阵列的生长。研究表明:浮游催化过程中反应温度、催化剂前体补给速度、进料速度、生长气氛等因素对CNT阵列的生长影响显著。在直径为25 mm的石英反应器中,反应温度、催化剂前体二茂铁的补给速度、碳源环己烷的补给速度、反应气氛分别控制在820℃、0.24mg/min、0.12mL/min、640mL/min(H2/Ar=1∶15)的生长窗口内,实现了CNT阵列的快速协同生长。在单因素考察的基础上,通过对宏观参数的调变,可以制备出长度达5.0mm的CNT阵列。所获得的CNT取向一致,长径比大于105,纯度达到96.7%。
催化化学气相沉积法制备螺旋形多壁碳纳米管
T. Somanathan, A. Pandurangan
2010, 25(03): 175-180. doi: 10.1016/S1872-5805(09)60024-X
摘要(2078) PDF(1499)
摘要:
以乙炔为碳源、FeMo/MgO催化剂为模板,采用催化化学沉积法制备了螺旋状多壁碳纳米管 (hs-MWCNTs)。其中FeMo/MgO模板,由作为发泡和助燃剂的柠檬酸燃烧而制成。FeMo/MgO催化剂的XRD谱图揭示其具有微晶的通性。应用SEM、TEM和Raman光谱剖析了合成的炭材料。SEM和TEM观察表明获得了hs-MWCNTs;Raman光谱的D峰和G峰确认了所获碳纳米管(CNTs)的结晶状态。结果表明:此法乃是合成直径10nm~20nm螺旋形多壁碳纳米管的最容易和简便方法。
稀土元素催化活化制备中孔炭
李艳秋, 李开喜
2010, 25(03): 181-186.
摘要(2020) PDF(1223)
摘要:
以线型酚醛树脂为前驱体,采用溶液混合法将Y(NO3)3或Ce(NO3)3掺杂在其中,通过水蒸气活化制备含有大量中孔的酚醛树脂基活性炭。利用红外光谱(IR)、热重(TG)分析、N2吸附、扫描电镜(SEM)等对酚醛树脂以及其相应的活性炭进行表征。结果表明:掺杂Y(NO3)3或Ce(NO3)3可以提高水蒸气活化的速率,促进孔的发展。由于稀土金属盐与酚醛树脂前驱体相容性的限制,Y(NO3)3或Ce(NO3)3的催化效率随着其在树脂中含量的增加先增大后减小。其中,Y(NO3)3可以同时促进中孔和微孔的发展,且促进微孔发展的作用更强一些,而Ce(NO3)3则在促进中孔的发展中显示出较大的优势。
等离子喷涂法制备炭/炭复合材料硅酸钇涂层研究
黄 敏, 李克智, 李贺军, 黄剑锋, 付前刚
2010, 25(03): 187-191.
摘要(2083) PDF(1227)
摘要:
采用等离子喷涂(Atmospheric plasma spraying , APS)法在炭/炭复合材料碳化硅(SiC)内涂层表面制备了硅酸钇涂层。分别采用XRD和SEM分析了所得涂层的微观结构,并测试了带有SiC/硅酸钇复合涂层的炭/炭复合材料试样在1500℃静态空气中的抗氧化性能。结果表明:通过调节喷涂粉料中的SiO2和Y2O3的摩尔比,可制得Y2SiO5、Y2Si2O7、Y2Si2O7/Y2SiO5和Y4Si3O12/Y2Si2O7/ Y2SiO5四种不同结构的硅酸钇涂层;1500℃氧化73h后,SiC/Y4Si3O12/Y2Si2O7/Y2SiO5涂层试样的氧化失重速率相对较低,仅为1.01×10-4 g · cm-2 · h-1
碳纳米管承载纳米Fe3O4颗粒的制备
李建华, 洪若瑜, 罗国华, 郑 莹, 李洪钟, 尉东光
2010, 25(03): 192-198. doi: 10.1016/S1872-5805(09)60026-3
摘要(2811) PDF(2015)
摘要:
采用一种简单又经济的方法将Fe3O4纳米颗粒填充到碳纳米管中。透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)及其能谱附件(EDX)和X射线多晶衍射(XRD)测试结果表明:Fe3O4纳米颗粒成功地填充到碳纳米管中。材料的磁性能测试结果表明:碳纳米管中填充Fe3O4纳米颗粒后,在常温下具有超顺磁性,其饱和磁化强度由0.35emu/g增大到了13.15emu/g。Fe3O4纳米颗粒填充的碳纳米管可望应用于工程和医学领域。
快速热解法制备炭包覆纳米金属磁性颗粒
马 辰, 罗 彬, 宋怀河, 智林杰
2010, 25(03): 199-204. doi: 10.1016/S1872-5805(09)60028-7
摘要(2053) PDF(1646)
摘要:
以简单金属前躯体为原料通过快速热解法制备炭包覆纳米金属磁性颗粒,通过透射电镜、X-射线衍射、热重-示差扫描同步热分析及振动样品磁强计等对产物形貌、结构、成分与磁性能进行表征。结果表明:采用该方法制备的炭包覆纳米金属磁性颗粒形状为近球形颗粒,粒径均一,其中炭包覆镍纳米磁性颗粒的粒径集中在10nm~30nm范围,炭包覆铁纳米磁性颗粒粒径则在50nm~60nm范围;所制炭包覆纳米金属磁性颗粒在室温下具有顺磁性,其磁性能随金属颗粒含量的变化而改变。该方法有望发展成一种工艺简单,可进行连续工业化生产炭包覆纳米金属磁性颗粒的方法。
氟化沥青性质与分子结构的关系
张金才, 史景利, 郭学民, 刘 朗, 郭全贵
2010, 25(03): 205-210.
摘要(1725) PDF(1192)
摘要:
在氟气中引入惰性气体——氮气,与三种不同结构的沥青(中间相炭微球、中间相沥青和各向同性沥青)在旋转式反应釜中进行反应,制得三种氟化沥青。研究了所制样品的表面能、与水的接触角、耐酸碱稳定性和热失重性能。结果发现:三种氟化沥青的性质既有共性又有差异。比如,均具有极低的表面能,耐酸碱性稳定;但是氟化反应速度不同,受热行为不同,表现在最大失重速率各有特点。从原料沥青的分子结构、氟化沥青分子结构及分子之间的相互作用和排列的角度分析,认为氟化沥青的分子结构和分子量大小分布是导致其物理性质不同的主要原因,原料沥青的组成和结构则是造成氟化反应速率差异的根本。
石墨微粒的表面化学沉积包覆
张永刚, 王成扬, 闫 裴
2010, 25(03): 211-217.
摘要(1970) PDF(1603)
摘要:
通过中温沥青在人造石墨表面发生热缩聚反应制备单颗粒“核-壳”型复合炭。扫描电子显微镜(SEM)和粒度测试结果表明:随着反应时间的延长,石墨片层的微观表面明显改变,包覆物首先在较为尖锐的棱角处形成,继而由石墨碎片的边缘向石墨片层表面延伸,直至覆盖石墨片层。X-射线衍射(X-ray)、红外光谱(FTIR)、示差扫描量热(DSC)等分析结果表明:表面包覆物由中间相沥青组成。石墨微粒的表面化学沉积包覆机理为:中温沥青首先经过热分解和热缩聚反应形成平面稠环分子,继而在石墨微粒表面吸附并不断层积和继续生长,直至实现单颗粒石墨表面化学沉积包覆。
二氧化锡包覆多壁碳纳米管的室温氢敏性能
孙 雪, 方海涛, 余慧龙, 储 一, 张宝友, 杜金红, 王大伟, 李 峰, 王福平
2010, 25(03): 218-224.
摘要(1934) PDF(1137)
摘要:
采用SnCl2溶液法制备二氧化锡包覆多壁碳纳米管(SnO2 coated multi-wall carbon nanotubes,SnO2/MWCNTs), 研究了SnO2/MWCNTs的室温氢敏性能。SEM和TEM形貌观察表明: 粒径5nm的SnO2均匀包覆在MWCNTs表面,并形成连续的包覆层。氢敏性能测试表明:SnO2/MWCNTs材料具有室温氢敏性能,可以实现体积浓度0.01%氢气的检测。在对0.1%氢/氩混合气的室温氢敏测试中发现,当通入空气后出现电流反向波动的现象,这是由于空气中的O2与样品周围的H2生成H2O并吸附在SnO2表面,降低了SnO2/MWCNTs的电阻,随后由于O2的竞争吸附,H2O又脱附所导致。这一电流反向波动现象暗示SnO2/MWCNTs具有室温湿敏性能。
炭纤维增强C/SiC双基体复合材料的制备及性能
李 专, 肖 鹏, 熊 翔, 黄伯云
2010, 25(03): 225-231. doi: 10.1016/S1872-5805(09)60029-9
摘要(2087) PDF(2393)
摘要:
以针刺炭纤维整体毡为预制体, 联用化学气相沉积法与熔融渗硅法制得炭纤维增强C/SiC双基体(C/C-SiC)复合材料; 研究了C/CSi材料的显微结构、力学性能和不同制动速度下的摩擦磨损性能及机理。结果表明: C/C-SiC材料具有适中的纤维/基体界面结合强度, 弯曲强度和压缩强度分别达240MPa和210MPa, 具有摩擦系数高(0.41~0.54), 磨损小(0.02cm3/MJ), 摩擦性能稳定等特点. 随着制动速度提高, C/C-Si材料的摩擦磨损机制也随之变化: 在低速制动条件下主要表现为磨粒磨损; 中速时以黏着磨损为主; 高速时以疲劳磨损和氧化磨损为主。
表面多孔炭/炭复合材料骨组织改建支架的生物学性能及其表征
曹 宁, 王强修, 董建文, 郝广政, 李木森
2010, 25(03): 232-236. doi: 10.1016/S1872-5805(09)60027-5
摘要(1866) PDF(1449)
摘要:
采用炭/炭复合材料制备了骨组织改建支架,并对所制支架进行了表面形貌观察、痕量元素分析和体内生物学性能评价。结果表明:所制支架能够有效实现对自体移植骨的支撑和骨性融合,生物相容性良好。亦即,表面多孔炭/炭复合材料能够满足作为骨组织改建支架材料的成分要求。
碳纳米管和壳聚糖的层层静电自组装多层膜
李晓波, 姜小莹
2010, 25(03): 237-240. doi: 10.1016/S1872-5805(09)60025-1
摘要(1971) PDF(1489)
摘要:
将多壁碳纳米管(MWCNT)置于混酸(硝酸∶硫酸=1∶3)中,利用超声波振荡截短碳纳米管、并使其与羧基链接,而后基于阳离子聚合电解质壳聚糖(CS)和阴离子短切碳纳米管之间的静电作用,在玻璃衬底上通过层层的模式均匀稳定地自组装形成复合壳聚糖多层膜。UV-vis 光谱显示:组装过程呈现均匀而连续的生长。AFM和SEM观察表明:CS/MWCNT多层膜具有良好的光学特性,在生物传感器方面具有潜在的应用前景。