碳纤维的X射线显微结构分析

本文利用 X 射线衍射方法(包括小角散射方法)研究了四种碳纤维的显微结构,其中包括“乱层石墨”结构的层间距 C_0,层面堆垛的平均高度 L_c、层面的平均宽度厶、取向度 W_(1/2)以及碳纤维的平均显微孔洞等的测定,文中还提出了关于小角散射数据处理的计算程序。     

Effect of Post Spinning Modification on the PAN Precursors and Resulting Carbon Fibres

The impregnation of a special grade polyacrylonitrile(PAN) precursor fibres was carried out in a 8 wt.% KMnO4 aqueous solution to obtain modified PAN precusor fibres.The focus is primarily on the effects of modification on the structure and the pbysical properties of precursor fibres,thermal stabilised and their resulting carbon fibres,which were characterized by the combination use of densities,wide-angle X-ray diffraction(WAXD),X-ray photoelectron spectroscopy(XPS),Elemental analysis(EA),Fourier transform infrared(FT-IR) and seaming electron microscope(SEM),etc.KMnO4 as a strong oxidizer can swell,oxidize and corrode the skin of a precursor ibre,transform partly C≡N groups to C=N ones,decrease the crystal size,increase the orientation index,increase the crystallinity irdex,furthemore ircrease the densities of modified PAN precursors and resulting thermal stabilised fibres.As a result,the carbon fibres dcveloped from modified PAN fibres show,an improvment in tensile strength of 31.25% and an improvement in elongation of 77.78%,but a decrease of 16.52% in Young's modulus.     

分散染料在染色涤纶上固着状态的探讨

利用X-射线衍射、DSC热分析和光学行为的测量,对三个分散染料(C.I.分散红225、167,C.I.分散蓝73)在染色涤纶纤维上的固着状态进行了研究。结果表明:这些染料均不以晶体状态固着在纤维上,所以染色纤维的色光与这些染料晶型的颜色没有关系。     

碳纤维表面处理及液相吸附性能

采用磷化物水蒸汽结合处理法，对低模量聚丙烯腈基碳纤维及粘胶基碳纤维进行了重量失损，液相吸附实验。对各种影响因素进行正交优化设计，平行实验和线性回归处理，以亚甲基半吸附量为指标，从而确定了最佳工艺参数，比表面、孔径公布和扫描电镜图片对活化前后的碳纤维结果地表征。     

Preparation of Si-doped and cross linked carbon nanofibers via electrospinning and their supercapacitive properties

In this work, Si-doped cross linked carbon nanofibers(Si/CNF) were prepared by electrospinning polyacrylonitrile(PAN) solutions containing polyhedral oligomeric silsesquioxane(POSS) as Si source, followed by thermal treatments. Scanning electron microscope(SEM) observations showed the smooth surfaces of pure PAN nanofibers, while PAN/POSS nanofibers with obviously rough or porous surfaces were obtained with relatively high POSS content. X-ray diffraction(XRD) identified the presence of POSS in the composite nanofibers. After thermal treatments, cross linked Si/CNFs with various morphologies were obtained. Energy-dispersive X-ray(EDX) and X-ray photoelectron spectroscopy(XPS) analyses confirmed the successful incorporation of Si into CNFs. Raman spectra suggested the degree of carbon ordering of Si/CNFs reduced slightly when compared with pure CNF. The obtained nanofibers exhibited typical performances of electric double-layer capacitors(EDLC).The specific capacitance of Si/CNF showed a moderate increase with POSS content and reached a maximum of175 F/g at 1 A/g with PAN:POSS equal to 100:5. Meanwhile Si/CNFs exhibited excellent cycling stability after1000 cycles. The influence of POSS on the capacitive performance might be attributed to the combined effects of evolution of morphology, conductivity and surface properties of Si/CNFs.     

木聚糖酶漂白机理的形态研究

用扫描电镜观察经木聚糖酶处理过的纸浆纤维样品,发现木聚糖酶可使纤维的表面和内部超微结构发生变化。结果表明,产自于黑曲霉的１＃木聚糖酶和产自于里氏木霉的２＃木聚糖酶由于含纤维素酶活较高,故经处理后的纤维结构遭受严重损伤,因此也降低了纤维强度;而产自于荧光假单孢菌的３＃木聚糖酶由于含纤维素酶活较低,故经预处理后可使纤维表面和横断面上产生比较均匀的孔洞和裂隙,既可增加后续漂剂的渗透性,又不影响纤维的强度,是马尾松ＫＰ浆进行生物预处理的较为理想的木聚糖酶。     

纸张纤维及填料的X射线取向分析

提出了利用ｘ射线衍射法的分析纸张中纤维取向的简便方法，该方法能定量计算出纸张中纤维取向的角分布函数，基于对纸张原料及纸张的Ｘ射线衍射方位角扫描谱半高宽度的测量。对几种商品纸的填料取向也作了分析，从ｘ射线方位角扫描谱的分析表明：滑石粉、高岭土和硫酸顿在纸张中都存在沿纤维方向的品轴取向，而装饰纸中ＴｉＯ２填料的晶轴取向不明显。     

金属离子对PAN基碳纤维结构和性能的影响

采用浸渍的方法,将钠、铁离子引入聚丙烯腈(PAN)纤维。经预氧化、低温碳化后,分别在1200、1300、1500℃温度下,对PAN纤维进行高温碳化处理。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、体密度、力学性能等测试手段研究了金属离子对PAN基碳纤维结构和性能的影响。结果表明,添加金属离子后,1500℃处理的碳纤维(002)面的层间距减小,碳纤维的抗拉强度降低,碳纤维的弹性模量增加;碳纤维横断面结构尺寸大小不一,结构疏松。金属离子的加入,一方面能促进碳纤维的乱层结构向石墨结构的转变,弹性模量增加;另一方面使碳纤维的缺陷增加,抗拉强度降低。     

PAN基碳纤维微结构特征的研究

利用X射线衍射（XRD）,拉曼光谱（Raman）对几种高性能聚丙烯腈（PAN）基碳纤维的微观结构进行了研究,并初步讨论了微观结构对碳纤维机械性能的影响机理。研究结果表明：高强（T系列）碳纤维的微晶约由5～6层石墨平面组成,高强高模（MJ系列）碳纤维的微晶约由10～20层石墨平面组成;晶区取向度是影响碳纤维模量的主要因素,影响碳纤维强度的主要因素随石墨化程度的不同有所改变。     

碳纤维增强镁合金层合板拉伸性能和层间断裂韧性

玻璃纤维增强铝金属层合板,已广泛应用于航空、航天等领域。现采用密度更小的镁合金板取代铝合金板,并用抗拉强度更高、弹性模量更大的碳纤维来代替玻璃纤维,会得到一种新型的复合材料——碳纤维增强镁合金层合板。通过对不同纤维/树脂复合材料体积比的碳纤维增强镁合金层合板进行拉伸以及单悬臂梁试验,分别得到其强度、刚度及界面断裂韧性等机械性能。并与工程实际中广泛使用的玻璃纤维增强铝合金层合板进行比较。结果表明,碳纤维增强镁合金层合板具有比玻璃纤维增强铝合金层合板更高的比强度、比刚度以及界面断裂韧性。碳纤维增强镁合金层合板是一种非常有前途的新型复合材料。     

国产苧麻纤维结构的研究

本文对芦竹青、黑皮蔸、黄壳早三个苧麻品种的纤维,用X射线衍射法、密度法、光学双折射法测试了结构,分析了不同品种和不同生长部位的纤维结构上的差异,探索了苧麻纤维结构变化的规律以及纤维结构和性能间的关系。苧麻根、中、梢部位的纤维结构是不同的,其变化规律是结晶度、晶区取向度根部最大,中部次之,梢部最小;非晶取向度是梢部最大,中部次之,根部最小。在分析结构与性能关系的基础上,提出了结晶度和非晶取向度是影响纤维断裂强度和伸长率的主要结构因素的看法,以及把纤维结构和性能结合起来作为评定苧麻品种优劣的标准。     

插层沥青基碳纤维的电学性能与结构

采用熔盐法，在ＣｕＣｌ２－ＫＣｌ系中得得较高电导率的插层沥青基碳纤维，与原始状态相比，插层后的沥青碳纤维Ｘ射线衍射图谱上的（００２）及（１０）衍射线的宽度减小，衍射宽度变小的机制是由于石墨层间化合物的形成，使沥青基碳纤维电导率增加。     

抗静电剂在绢纺生产中的应用

本文对用酶制剂精练的精干绵在梳纺加工过程中的抗静电问题进行研究。根据蚕丝是高分子聚合物以及吸湿性能强的特点,作者认为其导电性能应以离子导电为主,其导电途径应以体积导电为主;从而找出以增加纤维平滑性和导电性的润滑剂和电解质为抗静电剂的主要成份,使能减少起电和增加其导电作用。通过生产实践证明本文的工作是有效的。     

Estimation of Single-fibre Tensile Properties from the Bundle Tensile Curve of Polyester Fibres

Fibre bundle tensile curves can be used to characterise fibre processing properties and end-use performance directly and to predict single-fibre properties in theory. In this paper, the tensile behaviour of polyester fibre-bundles has been analysed in characteristic values and diagramming. The characteristic distributions which include the symmetry distribution on right part, SRBS‘(e), on left part, SLBS‘(e) and the curve on base-line modification, MBS‘(e),based on the modulus distribution, BS‘(e), as well as thefrequency density function of broken fibres, B‘(e), havebeen derived from the tail of bundle tensile curves. Thetheoretical and measured results show that the mostimportant curves are MRS‘(e) and B‘(e) and can be usedto estimate the breaking-extension distribution of singlefibres. Especially for MRS‘(e), the modulus distributioncan accurately characterize single-fibre tensile propertiesand is no limitation as the calculation of B‘(e) because thebundle specific stress Y(e) of no fibre breaking at extensione should be found at first.     

高压下BCC金属钨和钼力学性质的第一性原理研究

本文采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了体心立方金属钨和钼的体积、弹性常数、弹性模量、声子色散曲线以及广义层错能在0~100GPa压强下随压强的变化关系,并讨论了高压下两种材料的力学结构稳定性以及高压对材料韧脆性和剪切形变难易程度的影响.首先,通过0~100GPa压强下的弹性常数发现,两种材料在不同压强下的弹性常数皆满足材料力学稳定性的判定条件,而且两种材料在100GPa下的声子色散曲线中并没有出现虚频,因此两种材料的结构在0~100GPa压强下都是力学稳定的.此外,通过研究不同压强下体模量与剪切模量的比值B/G发现,两种材料的韧性随压强的增加而增强,并且Mo的韧性强于W.最后,通过研究两种材料的广义层错能、沿111密排方向的剪切模量G111以及材料的各向异性比A发现,随着压强增加,广义层错能和G111逐渐增大,A整体趋于1,这说明高压会使得111密排方向的剪切形变变得困难,而且同时也削弱了材料的各向异性.     

含金属丝碳/碳复合材料的烧蚀产物

利用热化学理论及传热传质理论分析了碳/碳化金属/碳烧蚀机理;依据化学动力学中热力学参数与平衡常数关系得到烧蚀产物平衡常数与温度的简单关系式;在一定温度和压力条件下,根据化学反应式、平衡常数与分压关系式和组元浓度与分压关系式联合推导出封闭的烧蚀产物方程组,利用FORTRAN编程,求解得到烧蚀产物浓度和烧蚀速率与温度、压力的关系.计算结果表明含金属丝碳/碳复合材料在高温高压下,金属丝的氧化与碳的氧化相比可以略去,边界层内压力与温度共同决定烧蚀气体成分比例和烧蚀速度.     

堆叠碳纤维电极在膜电容去离子脱盐中的应用

为了提高电化学脱盐装置中电极总吸附容量及脱盐性能，提出一种将堆叠碳纤维作为电极，且在电极之间加入钛网提升电极片层间导电性的方法。采用控制变量法设计脱盐实验，考察进水盐质量浓度、堆叠碳纤维电极厚度、增加钛网导体对脱盐性能的影响，并从吸附热力学和动力学角度分析吸附过程。结果表明：堆叠碳纤维电极会导致脱盐效率有所下降，其每层吸附容量由9.74 mg/g下降到2.86 mg/g。但通过增加多层钛网作为导电体可以有效提升脱盐速度，当增加至3层时，装置的脱盐速度较单层提高了2.1倍。堆叠碳纤维电极可解决单层电极吸附容量有限和无法长时间处理高浓度含盐水的问题，加入钛网可有效提升多层电极的导电性，从而提升脱盐性能。所提方法可为多层电极的设计及提升电极导电性提供新思路，对于电容去离子的工程化应用具有指导意义。     

Migration of myoblasts across basal lamina during skeletal muscle development

Basal lamina is a sheet of extracellular matrix that separates cells into topologically distinct groups during morphogenesis and is thought to form a barrier to cell migration. We have examined whether, during normal muscle development, myoblasts--mononucleate muscle precursor cells--can cross the basal lamina that surrounds each multinucleate muscle fibre. We marked myoblasts in vivo by injecting replication-defective retroviral vectors encoding LacZ into muscle tissue and analysed the fate of their progeny by the expression of beta-galactosidase. A dual labelling method with broad application to retroviral lineage-marking studies was developed to ensure that most clusters of labelled cells were clones derived from a single precursor cell. Most of the myoblasts that were infected at a late stage of rat hindlimb development, when each fibre with its satellite myoblasts is individually encased in a basal lamina sheath, gave rise to clones that contributed to several labelled fibres. Our results show that myoblasts from healthy fibres migrate across basal lamina during normal development and could contribute to the repair of fibres damaged by injury or disease.     

高导热碳/碳复合材料的制备

以中间相沥青和中间相沥青基碳纤维为原料, 采用碳布热压法、液相浸渍法制备了二维和三维高导热碳/碳复合材料, 且所制得复合材料的热导率分别高达443和340 W/(m·K). 依据碳/碳复合材料的热导率模型, 分析了不同结构特征参数对材料热导率的影响. 结果表明, 基体碳热导率、孔隙率以及界面相厚度均会在一定程度上影响材料的导热性能.     

萨那蒙测量方法的扩展及应用

传统萨那蒙法难以完成单根纤维不同厚度处的双折射测量,而单根纤维径向各层的双折射率测量就更困难,目前未见报道,本文运用二种方法,1)纤维柱体上直线干涉条纹径向移动法(简称径向移动法);2)纤维斜切面上弧线条纹轴向移动法(简称轴向移动法)实测了纤维横向不同厚度处的双折射值,以及更为重要的径向各层的双折射值。实验结果证明,萨那蒙法配以CCD成像系统可以通过径向移动法实测纤维横向不同厚度处的双折射值,并结合理论模型分析推测纤维径向双折射分布.而运用轴向移动法,能实测求得纤维径向各层的双折射值。显然这两种方法既具有萨那蒙法原有快速、方便、精确的特点,又同时解决了过去一些不可测问题。故是纤维大分子取向结构研究中的有效手段。