新型炭材料

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王俊山, 李仲平, 敖明, 许正辉, 刘朗, 胡子君, 彭维周

2005, 20(02): 97-102.

摘要(2711)

PDF(1535)

摘要:
详细分析和比较了3D炭/炭复合材料及其添加难熔金属碳化物的试样在三种烧蚀条件下的烧蚀结果、微观结构及形貌。SEM观察结果显示，纤维与基体间的界面优先烧蚀现象对纯炭/炭试样是普遍存在的，相反，对难熔金属碳化物掺杂的炭/炭试样而言，纤维却总是优先被烧蚀；纤维单丝相对基体优先烧蚀越明显，材料宏观烧蚀率越大。对纯炭/炭试样烧蚀表层区的TEM观察结果表明，在烧蚀过程中炭纤维和基体炭均发生明显的微观结构变化，具体表现为炭纤维的微晶尺寸显著长大，而基体炭原有层片区则出现柱状炭。烧蚀测试条件对材料宏观和微观形貌及烧蚀机理都有影响。

H2O2原位净化定向碳纳米管阵列的研究

王野, 拜晓东, 梁吉

2005, 20(02): 103-107.

摘要(2599)

PDF(1574)

摘要:
采用无模板的化学气相沉积法（CVD），在石英衬底上制备了大面积、高定向性、自支撑的定向碳纳米管阵列。对此阵列采用原位H2O2氧化，可以有效地达到净化定向碳纳米管阵列的目的。扫描电镜（SEM）检测表明净化碳纳米管的过程并不会破坏其定向性。此种方法可以获得不同厚度的、多数碳管端帽打开、非晶碳、缺陷碳管和杂质较少的定向碳纳米管阵列，此种阵列在场发射等方面具有应用价值。Raman光谱和热失重分析（TGA）表明经过净化的碳纳米管的晶化程度和热稳定性都有所提高。

熔融纺丝方法制备纳米碳管/聚丙烯复合纤维及其拉伸性能(英)

李仲, 英哲, 刘敏, 成会明

2005, 20(02): 108-114.

摘要(2943)

PDF(811)

摘要:
采用传统的熔融纺丝技术大量制备了定向性良好的纳米碳管/聚丙烯复合纤维。扫描电镜观察证实了纳米碳管在纤维里的定向性以及分散性都得到了较大的改善。通过拉伸实验测试了纳米碳管/聚丙烯复合纤维的力学性能，采用Weibull统计分析发现纳米碳管的添加显著提高了复合纤维的拉伸强度，当添加纳米碳管的质量分数达到3%时，纤维强度最高，达到61MPa，超过聚丙烯纤维强度120%。复合纤维拉伸断口的形貌特征也证实了纳米碳管添加对复合纤维拉伸性能影响存在临界现象。

载体炭对CuO/AC(F)催化-吸附剂干法催化氧化苯酚的影响

赵江红, 刘振宇

2005, 20(02): 115-121.

摘要(2577)

PDF(1442)

摘要:
为了探讨载体炭对CuO/AC(F)催化-吸附剂干法催化氧化苯酚的影响，选择四种性质不同的活性炭（纤维）作载体，制得双功能材料CuO/AC(F)催化-吸附剂。通过TG-MS联用系统研究了CuO/AC(F)催化-吸附剂的苯酚催化氧化活性及其自身的烧蚀活性，采用BET、XRD等手段表征了载体炭和CuO/AC(F)催化-吸附剂的物理化学特性。结果表明，载体炭中的灰分影响CuO/AC(F)催化-吸附剂的苯酚催化氧化活性，中孔促进苯酚的催化氧化，表面含氧官能团对苯酚催化氧化活性的影响不大，但表面含氧官能团和灰分均能促进催化-吸附剂的烧蚀。苯酚的催化氧化和炭的催化氧化可能遵循不同的反应历程。

超临界水和水蒸气活化制备酚醛树脂基活性炭的对比研究

蔡琼, 黄正宏, 康飞宇

2005, 20(02): 122-128.

摘要(3287)

PDF(1823)

摘要:
采用一种新型的活化技术——超临界水活化（650℃，32Pa）和传统的水蒸气活化（800℃）来制备活性炭。用氮气吸附法表征活性炭样品的孔结构，在差热/热重分析仪上考察了原料的热失重行为，对比研究了超临界水和水蒸气活化对酚醛树脂基活性炭孔结构的影响，并探讨了酚醛树脂基炭的炭化程度对活性炭孔结构的影响。研究结果表明：（1）超临界水活化有益于中孔的发展，而水蒸气活化有益于微孔的发展。（2）炭化程度较低的酚醛树脂基炭，在较低的活化烧蚀率时就能得到高比表面积和较高中孔率的活性炭。

不同原料合成COPNA树脂及其黏结性

侯慧玉, 查庆芳, 郭燕生, 杨小军, 张玉贞

2005, 20(02): 129-133.

摘要(2343)

PDF(1829)

摘要:
以四种不同的油浆为原料，在酸性催化剂存在下，与对苯二甲醇反应，得到四种COPNA树脂。以COPNA树脂、酚醛、环氧树脂为基体，与炭纤维复合，通过模压成型，得到四种不同基体的复合材料。考察并比较了COPNA树脂的软化点、残炭、β树脂含量等黏结性参数以及树脂／炭纤维复合材料的抗冲击强度和层间剪切强度。从大庆油浆得到的COPNA树脂为基体的炭纤维复合材料，表现出的力学性能优于酚醛、环氧树脂，间接证明了COPNA树脂与炭纤维有较强的亲和性。这为COPNA树脂的应用提供了一个很好的方向。

制备条件对炭泡沫结构的影响(英)

曹敏, 张书, 王永刚

2005, 20(02): 134-138.

摘要(2328)

PDF(1882)

摘要:
利用沥青在热解过程中产生挥发性气体自发泡和高压渗氮的原理，以石油中间相沥青为原料，采用高压反应釜制备炭泡沫材料。用SEM和偏光显微镜观察了材料的孔结构，分析了制备条件对炭泡沫结构的影响。结果表明，温度和压力是影响炭泡沫材料结构的重要因素，在实验条件范围内，较高的反应温度和压力有利于制备出较高性能的炭泡沫，其气孔率较高，韧带炭层排布规则。

CVI法制备2D C/C复合材料

汤素芳, 周星明, 邓景屹, 杜海峰, 刘文川

2005, 20(02): 139-143.

摘要(2702)

PDF(1487)

摘要:
采用预制体直接加热模式的CVI工艺在25.5h内制备出24mm厚的2D C/C复合材料，分析了该工艺快速致密的机理，并观察和测试了材料的微观结构和力学性能。结果表明：该工艺能在较短时间内制备出结构均匀、力学性能较好的C/C复合材料，是一种制备C/C复合材料较为理想的工艺。其快速致密机理可认为：自由基磁吸引作用、自由基电沉积作用和自由基脱氢聚合三个方面。

聚丙烯腈纤维在预氧化过程中的结构和热性能转变

张利珍, 吕春祥, 吕永根, 吴刚平, 贺福

2005, 20(02): 144-150.

摘要(2285)

PDF(3535)

摘要:
将聚丙烯腈（PAN）原丝置于空气中在180℃～265℃温度范围内逐步预氧化，同时控制适当的牵伸比。利用广角X射线衍射（XRD）、定量傅里叶红外光谱（FTIR）、差示扫描量热分析(DSC)和热失重分析（TG）手段考察了连续预氧化过程中纤维微晶结构、化学反应和热性能的变化。结果表明：（1）PAN 纤维在空气中外力场作用下进行氧化稳定化，200℃之前环化反应缓慢进行；在200℃～230℃温度范围内，环化度呈线性迅速提高，反应加剧；230℃之后，环化反应减慢；（2）预氧化反应按序态进行，首先发生在无序的非晶区，逐步向有序区演变；一旦有序区发生反应，则反应剧烈；（3）在210℃之前，微晶尺寸增大，符合应力场结晶理论；210℃之后，晶粒尺寸迅速减小。

C/C复合材料特性对其摩擦磨损性能的影响

李新春, 易茂中, 冯一雷, 葛毅成, 黄启忠

2005, 20(02): 151-156.

摘要(3316)

PDF(1841)

摘要:
在MM-2000环-块摩擦试验机上研究了制备工艺、石墨化度、密度、纤维取向等材料特性对其摩擦磨损性能的影响。研究结果表明，采用化学气相渗透(CVI)＋浸渍工艺制备并经过多次浸渍增密且石墨化后的材料具有优良的摩擦磨损特性。石墨化后试样的密度越大，其摩擦磨损性能也越好。一般情况下在载荷适中时，垂直试样的摩擦系数要大于平行试样，而体积磨损量却小于平行试样。C/C复合材料比高强石墨材料更适宜用作航空发动机轴间密封材料。

石墨化温度对炭纤维微观结构及其力学性能的影响

王浩静, 王红飞, 李东风, 朱星明, 贺福, 王心葵

2005, 20(02): 157-163.

摘要(2585)

PDF(2580)

摘要:
以通用型PAN基炭纤维为原材料，通过1800℃~3000℃连续高温石墨化处理，制备了不同性能的炭（石墨）纤维；采用SEM、XRD、RAMAN、元素分析仪、万能材料测试机等分析手段研究了石墨化温度对炭（石墨）纤维微观结构、元素含量、表面形态及其力学性能的影响。实验表明：随着热处理温度的提高，炭纤维中非碳元素（氮、氢）的含量逐渐减少而碳元素质量分数却从92.62%增加到99.99%；纤维的微观结构也从二维乱层石墨结构向有序的三维层状结构发展，表现为石墨晶体层间距d002随处理温度的提升逐渐减小、d100和d110与La和Lc不断增大，纤维抗拉强度呈下降趋势、弹性模量呈上升趋势。

超声辅助湿法合成纳米HA及MWNT/HA复合材料

魏强, 杨小平, 陈国强, 唐劲天, 邓旭亮

2005, 20(02): 164-170.

摘要(3210)

PDF(1508)

摘要:
以Ca(NO3)2·4H2O、(NH4)2HPO4和NH3·H2O为原料，在超声波辅助下，湿法合成了羟基磷灰石，用FTIR、XRD和TEM对产物进行了分析，结果表明：合成的羟基磷灰石为纳米级纺缍状晶体，不用烧结即具有较高晶化度，且为单一的羟基磷灰石晶相。以此制备条件为基础，采用原位合成的方法制备了多壁碳纳米管/羟基磷灰石复合材料，FTIR、XRD和TEM的分析结果表明：碳纳米管能较好的分散于羟基磷灰石基体中，部分碳纳米管表面可被反应生成的羟基磷灰石所包覆，二者之间有着较好的相容性，可作为一种新型的生物复合材料应用。

碳源对CVI炭/炭复合材料致密和结构的影响

谢志勇, 黄启忠, 苏哲安, 张福勤, 高莹, 黄伯云

2005, 20(02): 171-177.

摘要(2719)

PDF(1433)

摘要:
采用自行设计的化学气相渗（CVI）炉以炭毡作为纤维增强体，在坯体内部设计特殊的导电发热层，使坯体内部的温度场、气体反应的中间产物浓度场、电磁场等多元物理场实现耦合，进而达到坯体的快速增密。研究了沉积温度为800℃～1000℃，系统压力0.1kPa～15.0kPa条件下，分别使用石油液化气和丙烯作碳源时对增密速度和沉积热解炭结构的影响；借助偏光显微镜考察了沉积炭的组织结构；用X射线衍射表征了C/C复合材料的石墨化度和微晶尺寸。研究表明：初始密度为0.2g/cm3,尺寸为260mm×60mm×20mm的炭毡坯体沉积20h，经过工艺优化，石油液化气可使坯体增密到1.7g/cm3以上，丙烯可使坯体增密到1.6g/cm3以上；两种碳源沉积所获材料的晶体有序度均随沉积温度的升高和系统压力的降低而升高，其中石油液化气在较高温度（990℃）、较低压力（0.1kPa）下能沉积出织构更高的结构一致的粗糙层结构热解炭；说明不同活化能的复合碳源气体可以发挥与其他物理场梯度的协同耦合作用，有利于提高沉积速度和热解炭的织构。

脱硫脱硝活性炭的研究

李同川, 牛和三

2005, 20(02): 178-182.

摘要(2827)

PDF(2593)

摘要:
以煤为原料试制了脱硫脱硝活性炭，并模仿烟道气条件进行了脱硫脱硝实验，结果表明：以长焰煤为主制成的活性炭脱硫性能好。为保证活性炭的耐磨强度，必须加入适量的焦煤，其加入量的最佳质量分数为25%。采用炭化温度在650℃以上，活化温度在850℃以上的制备工艺，并在活化后增加后氧化工序，可使活性炭的脱硝性能大大提高。

活性炭孔结构调节：理论、方法与实践

解强, 张香兰, 李兰廷, 金雷

2005, 20(02): 183-190.

摘要(2223)

PDF(2819)

摘要:
活性炭的吸附性能主要由其孔结构和表面官能团决定，尤其是孔结构对活性炭的性能有时甚至有决定性的影响。因此，根据用途与应用领域对吸附剂性能的要求定向制备具有特定孔结构的活性炭的方法具有重大的意义。通过对活性炭制备过程中孔结构调控方法研究状况的评介，以期对深入理解孔结构对活性炭的意义、阐释孔结构调控机理和方法有所帮助，进而指导制备具有要求结构和性能活性炭的生产实践。

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