中温沥青炭的催化石墨化

将质量分数为0.05的H3BO3、BN、B4C粉末添加到中温沥青熔体中,经固化、炭化、2 300℃石墨化处理后,以XRD表征炭的结构,探讨了硼的不同化合物对沥青炭的催化石墨化效率,并分析其机理.结果表明,三种催化剂均能不同程度地提高沥青炭的石墨化度.其中,以B4C为最佳,能够得到100%的石墨结构;BN次之,提升石墨化幅度为28%;H3BO3最差,仅7.5%.硼的摩尔分数决定硼化合物催化作用的效率.     

氧化镍掺杂酚醛树脂热解炭的结构及抗氧化性研究

在酚醛树脂中直接掺杂三氧化镍粉末,研究氧化镍掺杂量、炭化温度对氧化镍改性树脂热解炭结构和氧化温度的影响。用X射线衍射、拉曼光谱、扫描电镜和综合热分析等手段对氧化镍改性树脂热解炭的石墨化度、显微结构及氧化温度进行表征。结果表明,埋炭条件下掺杂三氧化二镍,450～750℃温度下被逐级还原成一氧化镍和单质镍,其催化热解炭形成晶须、片状或块状结构;氧化镍改性树脂热解炭石墨化度随炭化温度升高和氧化镍掺杂量增加而增高,其氧化温度高于酚醛树脂氧化温度;氧化镍的最佳掺杂量为3%～5%。     

电沉积Fe-P合金镀层催化碳纤维石墨化研究

研究了电沉积Fe-P合金镀层对碳纤维的催化石墨化效果以及镀层组成对催化石墨化温度的影响.采用X-射线衍射、拉曼光谱及扫描电子显微镜等方法表征了空白样碳纤维与含Fe-P合金镀层碳纤维经不同温度热处理后的结构变化.研究结果表明,Fe-P合金对碳纤维的石墨化具有显著的催化效果.含Fe-P合金催化剂(P质量分数为7%)的聚丙烯腈基碳纤维经1 000℃热处理后,其石墨化度可达到71%,而不含Fe-P合金的空白样碳纤维经2 800℃热处理后石墨化度仅为30.1%,Fe-P合金催化剂大幅度降低了碳纤维的石墨化温度.同时,碳纤维的石墨化度随着Fe-P合金催化剂中P质量分数的增加而增大;随着Fe-P合金电沉积时间的延长而增大,直到镀层厚度达到一定值.本文还就Fe-P合金对碳纤维的催化石墨化机理进行了讨论,结果表明Fe-P合金对碳纤维的催化石墨化遵循溶解-析出机理.     

PAN基炭纤维的石墨化度表征及与电阻率的关系

利用拉曼（Raman）散射和直流四电极法对热处理温度2400-3000℃的PAN基炭纤维样品进行测试，得到PAN基炭纤维的拉曼光谱与电阻率随热处理温度的变化关系．用Raman光谱的特征谱线的积分强度比对炭纤维的石墨化度进行了表征，分析了炭纤维的石墨化度对电阻率的影响，结果表明，随着热处理温度的升高，炭纤维的石墨化度降低，电阻率降低．     

基于人工神经网络的碳/陶瓷复合材料性能预测

利用人工神经网络的BP算法,建立了碳/陶瓷复合材料性能与多组分掺杂含量之间的预测模型.模型由输入层、隐含层和输出层3层神经元组成,用以模拟人脑的结构.以掺杂物的质量分数为输入参数,经石墨化后测得的复合材料的电阻率和抗折强度为输出参数.选取了30组实验数据作为学习样本,任意的7组数据作为"未知样品"对网络进行验证.结果表明,实验值和预测值相比电阻率的最大误差不超过8%,抗折强度的最大误差不超过12%.所建的网络可为碳/陶瓷复合材料设计提供理论指导.     

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）。     

石墨化度对炭/炭复合材料力学性能的影响

通过三点弯曲试验,并借助SEM断口形貌分析,研究了石墨化度对炭/炭复合材料抗弯强度的影响,对其断裂机制进行了探讨．试验所用材料的基体为沥青浸渍炭+少量CVD炭,增强体炭纤维由乱短纤维和成束长纤维织成的炭布构成,长纤维沿X-Y平面分层铺开,长纤维层之间是随机分布的乱短纤维层．研究结果表明当石墨化度不同时,复合材料的断裂机制不同;在所研究的石墨化度范围28.4%～77.3%内,随着石墨化度的提高,材料的抗弯强度呈现加速下降的趋势;当石墨化度为77.3%时,材料的抗弯强度仅为石墨化度为28.4%时的60%．在石墨化度较低(如27.4%和56.8%)时,材料中的长纤维呈现以拔出机制为主,裂纹沿长纤维束层与乱短纤维层之间的界面传播;在石墨化度较高(如70.6%和77.3%)时,材料中的长纤维被横向切断,裂纹切过长纤维向前传播．这对炭/炭复合材料的研究、开发具有指导意义．     

纳米SiC对C/C复合材料石墨化与抗氧化性能的影响规律

本文制备纳米SiC基体改性的SiC-C/C复合材料,利用X射线衍射技术、高分辨率透射电镜等研究SiC对碳材料的石墨化度的影响.纳米SiC能够显著促进碳基体材料的石墨化度,同时通过高分辨率透射电镜在纳米SiC颗粒周围观测到明显的石墨化结构,并且距离SiC越近,碳基体的石墨化程度越高.通过静态氧化实验研究SiC-C/C复合材料的抗氧化性能.结果表明,随着SiC加入量的增加复合材料的抗氧化性显著提高,纳米SiC在高温下生成较为均匀的SiO2保护层,覆盖在碳材料的表面,阻碍氧气与碳材料的接触,并且SiC含量越高,形成的保护层越厚,抗氧化能力越强.     

未燃烧煤粉对焦炭石墨化程度的影响

在实验室条件下，研究了纯焦炭恒温处理，纯焦炭气化反应以及焦炭层喷吹ＵＰＣ气化反应一小时后的焦样石墨化程度。