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2007年  第22卷  第02期

以不同PAN系炭纤维布制备燃料电池气体扩散层之研究(英文)
柯泽豪, 廖元楷, 刘璟翰
2007, 22(02): 97-101.
摘要(2622) PDF(560)
摘要:
采用石墨化PAN系炭纤维布制备了高分子电解质燃料电池气体扩散层。通过电学实验、X-ray绕射与元素分析考察了所制气体扩散层的性能。结果表明:随热处理温度的升高,气体扩散层的电阻率降低,Lc 增加,d002减小。高温处理后的炭纤维布作为高分子电解质燃料电池气体扩散层显示了较高的电池效能。
玻璃炭球的二步活化法 —— 一种高活化收率的途径(英文)
王立红, 藤田正仁, 豊田昌宏, 稲垣道夫
2007, 22(02): 102-108.
摘要(3237) PDF(834)
摘要:
以玻璃炭球为原料,采用在干燥空气流中500℃高温热处理3h(第一步活化处理),而后在415℃低温处理不同时间(第二步活化处理)的两步活化法制取了一系列活性炭球。依据77K N2吸/脱附等温线,应用BET、αs-plot和BJH法测定了所得活性炭球的孔结构。结果表明:第一步活化处理后,在炭球表面生成少量大孔(中孔甚至大孔),这些大孔是第二步活化时活化气体(空气)的扩散入口,使得第二步活化处理时微孔的生成量增加。由此可以认为这种二步活化法是获得高收率的较高比面积和微孔容积活性炭的一种有效途径。
沥青树脂和炭纤维的复合性能
查庆芳, 郭燕生, 张玉贞, 侯惠玉, 杨小军
2007, 22(02): 109-114.
摘要(2519) PDF(787)
摘要:
流化床催化裂化(Fluid catalytic ciracking,FCC)油浆富芳馏份(Fluid catalytic ciracking rich aromatic,FCCRF)与交联剂对苯二甲醇(1,4-benzenedimethanol,PXG)在催化剂对甲基苯磺酸(Para-toluene sulphonic acid,PTS)的作用下,加热至120℃以上,制得的沥青树脂是一种新型的热固性树脂。沥青树脂在一定条件下与炭纤维或炭纤维纸热压成型。成型料在空气中250℃-10h和300℃-2h热处理后,其热力学性能无明显变化;在强酸、强碱中处理1h~70h,质量几乎无变化;说明沥青树脂与炭纤维或炭纤维纸的复合材料热稳定性和化学稳定性尚好。沥青树脂与炭纤维或炭纤维纸的复合材料在高纯氮保护下,经950℃~1000℃热处理后制得炭/炭复合材料,由SEM观察可见炭/炭复合材料无空洞、劈裂,力学性能尚可,断口炭纤维拉出小于10μm,说明沥青树脂与炭有较强的亲和力,与炭纤维黏合很好。FCC油浆富芳馏份制备的沥青树脂,作为炭/炭复合材料的基质是可行的。
含钽炭基复合材料前驱体的制备及表征
李秀涛, 史景利, 郭全贵, 翟更太, 刘朗, 宋进仁
2007, 22(02): 115-120.
摘要(2105) PDF(594)
摘要:
以煤沥青为原料,氯化钽为钽源,通过化学反应制备了含钽沥青前驱体。利用扫描电镜(背散射电子能谱和X射线能量色散谱)、透射电镜、x射线衍射等测试分析手段对钽化合物在沥青中的存在形态、分散状况和热处理过程中的物相变化进行了研究。结果表明:沥青中钽化合物的粒度为20nm~50nm,主要以五氧化二钽的形式均匀分散于沥青中;惰性气氛下,较低温度(420℃)热处理时,钽化合物以δ-Ta2O5的形式存在,温度升高到900℃时,δ-Ta2O5转化为β-Ta2O5,在温度达到1200℃时,β-Ta2O5和碳化钽共同存在于炭基体中,在2800℃温度下,钽完全转化为碳化钽。
声电化学法在炭织物表面制备的磷酸钙涂层及其对成骨细胞活性的影响(英文)
韩红梅, Sergey V.Mikhalovsky, Gary J.Phillips, Andrew W.Lloyd
2007, 22(02): 121-125.
摘要(2547) PDF(1074)
摘要:
为了研究炭纤维增强羟基磷灰石(HA)复合材料对骨修复的影响,采用声电化学沉积法在炭纤维织物表面直接制备磷酸钙涂层。电解液为含钙、磷离子的溶液,初始pH值4.7,沉积温度50℃。借助红外光谱、扫描电子显微镜及能谱分析对涂层的结构、形貌、组分就行了研究,并选择人类成骨细胞(MG63)检测了材料的体外细胞相容性。结果表明,超声波的迭加使用改变了磷酸钙沉积层的组分和形貌,与传统的电化学工艺相比更具优势。MTS检测证明,用声电法沉积的磷酸盐涂层更大幅度地提高了成骨细胞的附着和增殖。
铁-硫协同作用对甲苯热解产物的影响
马海龙, 靳国强, 王英勇, 郭向云
2007, 22(02): 126-130.
摘要(2258) PDF(741)
摘要:
以甲苯为碳源,二茂铁为催化剂前躯体,噻吩为生长促进剂,在不同条件下通过甲苯催化热解反应得到不同的炭产物。借助TEM和XRD考察了催化剂和促进剂对热解产物形貌和结构的影响。研究发现,不使用任何催化剂和促进剂时,甲苯热解产物为纳米级球状炭颗粒,且部分颗粒之间会发生各向异性排列,形成链状物。单独使用二茂铁时,产物为球状炭包裹铁纳米颗粒。而二茂铁和噻吩同时使用时,产物的形貌随噻吩浓度的不同而变化。结果表明,铁和硫的协同作用对甲苯热解的反应过程和产物形貌影响很大。
炭/炭复合材料表面氧化硼减摩涂层研究(英文)
胡志彪, 李贺军, 付前刚, 薛晖, 孙国岭
2007, 22(02): 131-134.
摘要(2928) PDF(1146)
摘要:
通过料浆法在碳化硅涂层炭/炭复合材料表面制备了三氧化二硼涂层。采用XRD、SEM对涂层的结构和表面形貌进行了表征,并对涂层的摩擦性能进行了测试,同时还探讨了涂层的润滑机理。结果表明:所制涂层的摩擦系数为0.06~0.08,比炭/炭复合材料的摩擦系数(0.15~0.18)低,减磨效果明显。究其原因主要在于三氧化二硼涂层在空气中,表面层将转变为硼酸,具有自润滑能力。
微孔结构与表面改性对活性炭吸附储氢能力的影响(英文)
苏伟, 周亚平, 魏留芳, 孙艳, 周理
2007, 22(02): 135-140.
摘要(2675) PDF(933)
摘要:

研究了椰壳基活性炭微孔结构和化学改性对其储氢能力的影响。结果表明,物理活化的椰壳基活性炭用HF或NH3•H2O处理后可提高活性炭的吸氢能力,用HNO3处理后吸氢能力几乎没有什么变化,而用H3PO4处理后吸氢能力却有明显的下降。活性炭的比表面积、孔径分布和表面性质都会影响其吸附氢气的能力,其中,比表面积是最主要的影响因素。

沸石矿模板炭的制备及其纳米孔的形成机理
王爱平, 康飞宇, 黄正宏, 郭占成
2007, 22(02): 141-147.
摘要(2322) PDF(737)
摘要:

摘要:分别以沸石矿和人造沸石为模板、蔗糖为碳源、采用模板法制备了多孔炭材料。采用SEM和N2吸附对样品进行了表征。结果表明,沸石矿模板炭的比表面积(1070m2/g)比人造沸石模板炭的比表面积(1820m2/g)低,但沸石矿模板炭的总孔容(1.39cm3/g)和中孔孔容(0.98cm3/g)均明显高于人造沸石模板炭的总孔容(1.02cm3/g)和中孔孔容(0.39cm3/g)。沸石矿模板炭的纳米孔主要由三部分孔组成,即复制模板壁厚的“复制孔”、继承模板孔道的“继承孔”和炭化过程中形成的纳米孔。

基于SQL Server的C/C复合材料实验数据库系统平台的设计开发
唐辉, 齐乐华, 李贺军
2007, 22(02): 148-152.
摘要(2820) PDF(853)
摘要:
为了解决C/C复合材料CVI(Chemical Vapor Infiltration, CVI)制备工艺中大量实验数据的有效存储及合理利用问题,设计开发了C/C复合材料实验数据库系统平台,利用SQL Server作后台数据仓库,VC++作平台系统开发,以ADO对象作数据库连接技术,从工艺方法、性能分析、组织结构等方面对实验数据整理分类,并利用Matlab引擎技术整合CVI工艺优化仿真程序,对材料制备工艺进行模拟和优化,该系统平台有助于缩短C/C复合材料制备周期,提高生产效率,降低生产成本。
炭气凝胶/活性炭复合电极在有机电解液体系双电层电容器中的阻抗(英文)
刘希邈, 张睿, 詹亮, 龙东辉, 乔文明, 杨俊和, 凌立成
2007, 22(02): 153-158.
摘要(2565) PDF(527)
摘要:
分别以炭气凝胶(CAG),炭黑(CB)以及石墨(G)为导电剂与KOH活化法高比表面积活性炭(HSAC)制备复合电极,组装成双电层电容器,在(C2H5)4NBF4/丙烯碳酸盐电解液体系中进行交流阻抗测试分析。应用动力学及电子传递控制的等效电路模型对各电极的实验阻抗数据进行拟合得到相应的模型参数,串联溶液电阻Rs、极化电阻Rp、能斯特边界层厚度δ及平均孔内离子扩散系数D。结果表明,炭气凝胶复合电极的孔内离子扩散系数D最高,极化电阻Rp与炭黑复合电极接近。炭气凝胶电极的内阻为各电极中最低并且具有最高的比电容。
Lyocell/多壁碳纳米管复合纤维的制备及性能
鲁江, 简义辉, 张慧慧, 邵惠丽, 胡学超
2007, 22(02): 159-164.
摘要(4133) PDF(957)
摘要:
将多壁碳纳米管(MWCNTs)水悬浮液、N-甲基吗啉N-氧化物(NMMO)溶液及纤维素共混得到纺丝液,通过干湿法制备了Lyocell/MWCNT复合纤维。采用X-衍射仪(WAXD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、强度仪等分析了所得纤维的结构和性能。WAXD图谱显示复合纤维仍然具有纤维素II晶型的结构,同时还保留了MWCNTs的特征衍射峰;二维X衍射结果表明: MWCNTs质量分数为5%的复合纤维中,MWCNTs与纤维轴的取向角为±15.2°,说明复合纤维中MWCNTs基本沿着纤维轴取向。SEM结果显示复合纤维中MWCNTs在Lyocell基体中分布均匀。对纤维的力学性能分析进一步表明:添加适量的MWCNTs可使复合纤维的力学性能提高,MWCNTs质量分数为1%的复合纤维的初始模量和强度分别比Lyocell纤维增加49.4%和15.7%。
基于炭纤维水泥基材料电阻率变化的水化进程监测
韩宝国, 关新春, 欧进萍
2007, 22(02): 165-170.
摘要(2211) PDF(579)
摘要:
研究了水化过程中空白水泥石与炭纤维水泥石的电阻特性,探讨了炭纤维水泥石的电阻率与其自身水化进程以及强度的关系,并对掺加早强剂和热养护炭纤维水泥石的电阻率与水化进程以及强度之间的关系进行了进一步的探讨。研究结果表明:水化过程中水泥石的极化作用较强,测试时不能获得稳定的电阻率,掺入质量分数0.30%以上的炭纤维后可以获得稳定的测试电阻。纤维掺量为0.35%的水泥石的电阻率与水化进程呈线性关系。掺加早强剂和热养护的炭纤维水泥石的电阻率与水化进程同样呈现线性关系。应用炭纤维水泥基材料电阻率对其自身水化进程的监测是可行的。
预氧化聚碳硅烷纤维热分解动力学及其机理
郑春满, 李效东, 余煜玺, 王浩, 冯春祥
2007, 22(02): 171-176.
摘要(2267) PDF(818)
摘要:
利用动态TGA分析和CoatsRedfern模型研究了预氧化聚碳硅烷(PCS)纤维的热分解动力学,用IR、XRD、SEM和HRTEM等研究了其热分解过程与机理。结果表明,预氧化PCS纤维热分解过程为一级反应,表观活化能为19.826kJ/mol;在初始分解阶段,主要为小分子PCS逸出,≡Si-H键之间以及≡Si-H与≡Si-CH3键发生了脱氢、脱CH4反应,从而导致交联程度的增加;随热分解温度进一步提高,分子的有机侧链急剧热解,分解产物从有机物转变为存在部分微晶的无机结构;热分解温度继续提高,纤维无机化结构进一步完善,β-SiC晶粒尺寸增加,纤维中出现自由碳;1250℃以上,β-SiC晶粒急剧长大,晶粒尺寸增加导致SiC纤维的力学性能下降。
在氧化铁表面沉积热解炭及其气化与还原
吴文军, 朱永平, 张伟刚
2007, 22(02): 177-182.
摘要(2485) PDF(542)
摘要:
采用流动反应器研究了丙烯热解和在铁黄颗粒表面生成热解炭的化学热力学以及化学气相沉积(CVD)过程。发现在600℃之前丙烯热解发生的化学气相沉积基本为表面反应过程;在热解炭沉积过程中铁黄颗粒的比表面积迅速减少,同时由于脱去水分而发生失重;随着温度的升高,Fe2O3逐渐被还原为Fe3O4和FeO,在800℃以上Fe2O3完全被还原为Fe3C。在化学气相沉积过程中,500℃以前铁黄可以保持大长径比形貌,在600℃~700℃之间则生成长径比较小的哑铃型颗粒。非球形氧化铁颗粒在氢气还原过程中能够保持原有形状,同时被还原成为单质铁。上述化学气相沉积和气化过程可以用于制备热解炭包覆的或者纯净的非球形铁颗粒材料。
金刚石膜的氮掺杂行为
李明吉, 吕宪义, 孙宝茹, 李春燕, 李博, 金曾孙
2007, 22(02): 183-187.
摘要(1925) PDF(440)
摘要:
采用电子辅助化学气相沉积法(EACVD)制备了氮掺杂金刚石膜,用SEM、Raman光谱、XPS、EPR等测试手段研究了金刚石薄膜的品质和膜中的氮杂质状态。结果表明,随着氮气流量的增加,金刚石膜的形貌从完整的晶面逐渐变为与(100)面共存的“菜花状”,且非晶碳的含量增加,品质下降。金刚石膜中氮以Ns0、[N—V]0和[N—V]-1的形式存在,在较低氮气流量下[N—V]0和[N—V]-1的含量较多,Ns0氮杂质的质量分数在1.50×10-5~4.83×10-4之间变化。
三维针刺C/SiC摩擦材料的拉伸性能
范尚武, 徐永东, 张立同, 成来飞, 楼建军
2007, 22(02): 188-192.
摘要(1915) PDF(835)
摘要:
通过化学气相渗透法(CVI)结合反应熔体浸渗法(RMI)制备了低成本、高性能的三维针刺C/SiC摩擦材料,并对材料的组织结构、拉伸行为以及拉伸后的微结构进行了分析和研究。结果表明,材料由C、Si以及SiC等三种物相组成,密度约为2.1g/cm3,开气孔率约为4.4%;材料的拉伸强度约为114MPa~154MPa,弹性模量约为40GPa~63GPa;具有类似于金属的“塑性”,其增韧机理主要有纤维拔出、界面脱粘、裂纹偏转、纤维桥联以及裂纹分叉等。