沉积条件对低温各向同性热解炭形貌的影响

研究沉积温度和丙烷气体体积分数对低温各向同性热解炭(LTIC)形貌的影响,并用成核-生长理论解释材料形貌的成因。该热解炭材料由不同体积分数的丙烷通过准稳态流化床化学气相沉积法(FBCVD)在1 250~1 450℃的沉积温度下得到。研究结果表明:随着沉积温度或丙烷气体体积分数的升高,各向同性热解炭的类球形颗粒状形貌越来越明显,且密度降低,沉积过程由生长模式向成核模式过渡。沉积模式随沉积条件的改变会决定热解炭形貌的改变,而这些变化与气相中形成的线性分子和小分子芳烃与稠环芳香烃(PAHS)的比以及液滴的黏度改变有关。     

微正压ICVI制备C/C复合材料的工艺探索

研究了反应气体浓度对微正压等温化学气相沉积制备的C/C复合材料密度和显微结构的影响,结果表明:在微正压和900 ℃的沉积条件下,用丙烯作为碳源、针刺毡作为预制体,氮气与丙烯的气体流量比为25∶1,经过105 h沉积后,C/C复合材料的密度达到1.52 g/cm3;通过偏光显微镜观察分析发现试样外部除了围绕在炭纤维周围的光滑层外,还沉积了大量的再生结构热解炭,试样内部主要以光滑层结构为主.图7,参12.     

CVI-RMI法制备C/SiC复合材料的微观结构与弯曲性能

以T700炭纤维准三维编织针刺整体毡为预制体,在炭纤维表面CVI预沉积热解炭涂层,利用化学气相渗透-反应熔体浸渗法(CVI-RMI)制备C/SiC复合材料,观察材料的微观形貌,并探讨界面对弯曲性能的影响。研究结果表明:利用CVI-RMI联合工艺制备的C/SiC复合材料致密度高,开孔率较小(10%),基体分布均匀;材料弯曲强度达133 MPa,呈逐层破坏机制,表现出良好的假塑性;热解炭涂层与CVI-SiC基体减少了RMI工艺过程对炭纤维的损伤,且热解炭涂层调节了炭纤维与基体之间的界面结合状况,有利于纤维的拔出。     

航空刹车用C/C复合材料断口分析

利用SEM断口形貌分析了现役航空刹车用C/C复合材料的结构和界面结合状况,探讨了其断裂机理,分析了化学气相沉积炭的沉积机理.结果表明:C/C复合材料的断裂以"弱界面断裂"为主.裂纹优先在基体炭、炭布层间或长纤维束和短纤维间的弱界面等薄弱环节处产生.当裂纹尖端扩展到基体炭中的微裂纹处时,裂纹扩展转向;当裂纹扩展到纤维时,取道纤维与基体炭间弱界面层向前扩展,纤维经历与基体炭脱粘、弯曲、拔出、断裂等过程,导致整个材料断裂.航空刹车用C/C复合材料中的CVD炭以粗糙层状结构为主,CVD过程包括碳氢气体热解、成核、炭化、沉积生长等过程,其中,成核以物理成核为主.图2,表1,参16.     

热解炭结构对炭/炭复合材料摩擦磨损性能的影响

通过控制化学气相沉积工艺条件,得到粗糙层、光滑层、过渡结构、各向同性等几种具有不同微观结构的热解炭.通过金相观察、石墨化度、摩擦磨损性能的测试,得出:热解炭的微观结构对炭/炭复合材料的摩擦磨损性能有较大影响;制动过程中形成的薄膜使摩擦因数降低;粗糙层结构的炭/炭复合材料石墨化程度高,摩擦因数高,线型平稳,且随着压力的增加,其力矩上升明显,是一种优良的摩擦材料;光滑层结构的炭/炭复合材料石墨化度低,摩擦因数低,磨损小.     

碳源对微正压ICVI炭/炭复合材料的密度和结构的影响

分别采用石油液化气和丙烯作为碳源、氮气作为载气、针刺毡作为多孔预制体，在微正压ICVI沉积炉中制备炭／炭复合材料，沉积温度为820～970℃，每个样品均沉积120h。研究不同的碳源对材料增密、密度均匀性和显微结构的影响，采用偏光显微镜和扫描电镜观察热解炭的显微结构和沉积表面形貌，采用排水法测量材料的密度。研究结果表明，在不同碳源条件下，材料的密度都随沉积温度的升高先增加后减小，热解炭均为中等织构，但是，其微观组织形貌存有差别；以石油液化气作为碳源，在940℃沉积密度达到1．53g／cm^3，样品内外存在0．022g／cm^3密度梯度，沉积表面形貌粗糙、有球状的凸起；丙烯作为碳源，在880℃沉积密度达到1．51g／cm^3，样品内外存在0．036g／cm^3密度梯度，沉积表面光滑。     

PAN@石墨烯核-壳纳米纤维的制备及其超级电容特性研究

以静电纺丝法制备的聚丙烯腈(PAN)基碳纳米纤维为原料,铜箔为催化剂,采用化学气相沉积法合成了PAN@石墨烯核-壳纳米纤维.利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、拉曼光谱和电化学测试对样品的形貌、结构、组成以及电化学性质进行观察和分析.结果表明:化学气相沉积法能有效地制备PAN@石墨烯核-壳纳米纤维,...     

毡体密度对C/C复合材料增密和结构的影响

用液化石油气作碳源、针刺炭毡作增强体,在自行设计的多元耦合物理场CVI炉中制备炭/炭(C/C)复合材料,在毡体内部设置石墨纸作发热体,并研究了一次性沉积15 h后,毡体密度对增密速度和材料结构的影响.采用偏光显微镜研究了沉积炭的显微结构,用XRD均峰位法研究了材料的石墨化度,并用排水法测量材料的表观密度.研究表明, CVI工艺增密速度随毡体密度的增加呈下降趋势,而较高的毡体密度有利于获得较高石墨化度的高织构的粗糙层结构(RL)热解炭.图4,参15.     

CVD法制备质子交换膜燃料电池用炭纤维纸

采用干法成型技术制备聚丙烯腈（PAN）基炭纤维纸坯体,用化学气相沉积（CVD）法将其制备成炭纸,并在2000℃进行石墨化处理。利用扫描电子显微镜（SEM）和偏光显微分析（PLM）观察炭纸及坯体的显微结构,利用X射线衍射仪测试炭纸的石墨化度,并利用四探针法测试炭纸的导电性能。研究结果表明：采用干法成型技术制备的炭纸坯体是由炭纤维随机堆积构成的网络结构,孔隙分布较均匀;采用CVD工艺所制备的热解炭具有粗糙层结构特征;炭纸中纤维由热解炭紧密连接;炭纸的平均石墨化度高达82．2％,大于日本Toray炭纸和加拿大Ballard炭纸的石墨化度。CVD法沉积的热解炭改善了炭纸的导电性能,其体电阻率为3313mΩ·cm,低于Toray炭纸和Ballard炭纸的体电阻率（分别为45.2和135．9mΩ·cm）其面电阻率为6．0mΩ·cm,低于Toray炭纸和Ballard炭纸的面电阻率（分别为6．4和16．3m．Ω·cm）。     

一维纳米线阵列可控性制备研究

用二次阳极氧化法制备出高质量的氧化铝模板,通过扩孔处理,制备出通孔的氧化铝模板,利用直流磁控溅射法在通孔的氧化铝模板上镀一层金膜,做导电层.用镀金且通孔的氧化铝模板作为电化学沉积装置的阴极,用高纯铅块作为阳极,采用直流电化学沉积法,在镀金的氧化铝模板纳米级孔洞中,制备出高度有序的镍纳米线阵列.使用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、EDS对所制备的样品进行形貌、成分、结构及相关性能的表征和测试.结果表明所制备的镍纳米线沿氧化铝孔洞生长、排列规整,形态均匀,其直径约60nm.分析了纳米线的形成机理和制备条件之间的关系.