一种轻质高强碳纤维增强铝基复合材料

碳纤维增强铝基复合材料(Cf/Al)因为其潜在的高比强度、高比模量等优异的力学性能,在航空航天等工业领域有着极广泛的应用前景。本文采用挤压铸造法制备了增强相体积分数为50%的Cf/Al复合材料,并对其微观组织、比强度和比模量进行了研究。实验结果表明:复合材料组织致密,增强体分布均匀;Cf/Al复合材料具有较高的比强度和比模量,分别达到302MPa·cm~3/g和104GPa·cm~3/g,高于传统铝合金、镁合金等结构材料。     

拉伸速率对碳纤维单丝拉伸性能的影响

碳纤维单丝直径通常小于10μm,拉断载荷很小,其拉伸试验有别于常规材料.测定了T300-12K碳纤维单丝的拉伸性能,考察了拉伸速率对拉伸性能的影响.结果表明:随着拉伸速率提高,碳纤维单丝拉伸强度明显增大,拉伸强度由拉伸速率为0.1mm/min时的2 699MPa增加到10mm/min时的3 464MPa;表观弹性模量略有增大,大致呈线性规律增加,由拉伸速率为0.1mm/min时的186GPa增加到10mm/min时的209GPa;断裂伸长率随拉伸速率变化不大.     

泡沫浸渍法制备小梁金属及性能

采用有机泡沫浸渍法,选用预处理过的聚氨酯泡沫为模板制备具有较高强度和与人体弹性模量相匹配的小梁金属(多孔钽生物材料).通过流体静力学法、SEM、EDS等方法研究表征多孔钽材料的密度、微观结构、孔隙形貌、杂质含量等.研究结果表明:材料密度为6.06～7.02g/cm3,孔隙率为57.7％～63.5％,孔径为313～622um,制备的多孔钽具有与人体骨相似的三维、连通开孔隙形貌,材料基体上无杂质残留.力学性能结果表明:抗压强度为50～73MPa,弹性模量为1.73～2.72GPa,与人体松质骨相似.     

各向同性煤沥青制备炭/石墨纤维的研究

以各向同性煤沥青为原料,采用熔融纺丝工艺制备了直径为55μm的沥青纤维,经预氧化、炭化和石墨化处理后得到炭纤维和石墨纤维,并采用偏光显微镜、XRD和SEM等对其形貌、结构和性能进行表征。结果表明,炭/石墨纤维具有与沥青原料相似的各向同性光学结构;随热处理温度升高,炭/石墨纤维截面逐渐变粗糙,且内部石墨微晶逐步发育并长大,3 000℃下石墨化纤维微晶增大较明显,其堆积高度和平面尺寸分别约为5nm和11nm;1 600℃炭化纤维的力学性能较好,其拉伸强度和杨氏模量分别达到0.57GPa和32.19GPa,进一步提高热处理温度,纤维拉伸强度逐步降低,但是其杨氏模量逐渐增加,3 000℃石墨化纤维的拉伸强度和杨氏模量分别为0.26GPa和40.57GPa;炭/石墨纤维室温轴向电阻率随热处理温度的升高而降低,1 000℃炭化纤维室温轴向电阻率为47.78μΩ.m,3 000℃石墨化纤维室温轴向电阻率降至21.98μΩ.m。     

石墨纤维表面的微观结构及其对物理吸附性能的影响

采用多种分析测试手段对石墨纤维表面的微观结构进行表征,并分析其表面微观结构对物理吸附性能的影响。研究表明：石墨纤维呈圆柱形,表面较光滑,结构较均匀,缺陷较少,单丝直径约为14～20 μm,纯度约为97.69 at％;石墨纤维具有类石墨结构,石墨微晶的层间距、晶粒尺寸和石墨化度分别为0.3402 nm、14.5 nm、44.19 %,拉曼光谱R值为1.2;石墨纤维含有较丰富的微孔结构,总比表面积、微孔比表面积、总孔体积、微孔体积、平均孔径和微孔孔径分别为537.02 m2/g、535.02 m2/g、0.2430 cm3/g、0.2368 cm3/g、1.8100 nm、1.1702 nm,是一种有工业前景的吸附材料;石墨纤维的物理吸附性能与其表面处理、晶体结构、表面结构和孔隙结构等有关,主要由微孔决定,是可以被用作于储氢的碳材料。     

具有广泛应用前景的碳纤维

碳纤维是近年来发展起来的新型纤维,是当代高新技术的产物.由于碳纤维具有特殊的性能,现已在高性能复合材料、导电及抗静电材料、空气及水净化,以及建筑材料等领域获得广泛的应用.碳纤维由许多性能各异的品种组成.其中,高强高模碳纤维具有卓越的力学性能,它的模量可达380GPa,是钢丝的10倍,涤纶纤维的30倍.即使是性能优异的凯夫拉(Kevlar)纤维,其模量也只有高强高模碳纤维的1/3.     

液晶纤维素及其衍生物材料的结构与性能

基于国内外最新研究文献，系统论述了液晶纤维素及其衍生物薄膜、纤维、功能分离膜、交联凝胶等材料的成型、结构与性能。指出这类液晶聚合物具有胆甾相或向列相液晶态。与各向同性态的同种材料相比，各向异性态的液晶纤维素及其衍生物材料具有更优异性能。双轴取向液晶三乙酸纤维素薄膜的拉伸强度和弹性模量分别可310MPa和6．3GPa；由液晶态干湿法纺丝所获得的高分子量纤维素纤维的抗张强度和弹性模量分别可高达2．2GPa和65GPa。液晶纤维素及其衍生物分离膜也表现出高得多的气体选择透过性能。其液晶交联凝胶中，凝胶所占质量分数高达98％，以及具有显著不同于各向同性态凝胶的液胀行为。液晶纤维素及其衍生物可望作为生产高级包装膜、功能纤维、气体分离膜、各向异性功能凝胶等的重要材料。     

激光石墨化沥青基碳纤维的力学性能研究

为提升沥青基碳纤维的力学性能,采用自制的激光超高温石墨化装置对中间相沥青基碳纤维进行石墨化处理。通过改变实验过程中的激光功率、牵伸力及碳纤维直径等3个因素制备了多组样品,研究了沥青基碳纤维拉伸强度随温度的变化规律,并分析了石墨化过程中牵伸力及碳纤维直径对其力学性能的影响。结果表明：沥青基碳纤维石墨化能承受的最大激光功率为360 W,对应的温度约为3 050℃,在此条件下处理得到的碳纤维拉伸强度由1.0 GPa提升至2.5 GPa;在碳纤维的承受范围内,其力学性能随着温度、牵伸力的增加而提高;直径较小的碳纤维力学性能提升更大。     

碳纤维毡增强聚丙烯复合材料的力学性能

将长碳纤维开松针刺成毡,并通过双钢带压机制备了碳纤维毡增强聚丙烯复合材料(CFRPP),考察了碳纤维长度、含量、纤维毡的针刺及针刺类型、基体改性等因素对复合材料力学性能的影响,并对复合材料断面进行了扫描电镜观察以分析CFRPP界面结合情况。结果表明:实验范围内的纤维长度对碳纤维增强复合材料的力学性能基本没有影响;复合材料综合力学性能最佳的碳纤维质量分数约为30%;碳纤维毡经三角形针针刺后复合材料的拉伸性能得到较大幅度提高;相容剂马来酸酐接枝聚丙烯(MPP)能够改善碳纤维与聚丙烯的界面结合,提高复合材料的力学性能,其最适宜的相容剂MPP的质量分数约为20%;将长度为80mm的碳纤维用三角针刺成毡后,以MPP改性的聚丙烯(wMPP=20%)浸渍制备得到碳纤维质量分数为30%的复合材料,拉伸强度为203.3 MPa,拉伸模量达16.6GPa,弯曲强度为223.2 MPa,弯曲模量达到12.0GPa,缺口冲击强度为752.2J/m。     

具有超高强度超高模量的聚对苯撑苯并双噁唑

综述了聚对苯撑苯并双噁唑的制备、性能及应用。该聚合物被干喷湿纺成具有抗张强度达5.7GPa,弹性模量达360GPa的纤维;并被浇污成具有抗强强度达2GPa,弹性模量达270GPa的簿膜。