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2D-WAXD/SAXS全谱研究石墨烯纤维炭化过程中微结构变化
1
作者 裘雅渔 陈芳 +1 位作者 刘继永 赵翌帆 《当代化工研究》 2025年第2期76-79,共4页
利用广角(WAXD)和小角散射(SAXS)联用的方法,对石墨烯纤维炭化过程不同阶段纤维的微孔和取向变化进行研究。WAXD结果表明,在炭化过程中,微晶尺寸变大,并沿着纤维轴方向取向。SAXS结果表明,制备过程中,新微孔进一步形成,微孔逐渐沿纤维... 利用广角(WAXD)和小角散射(SAXS)联用的方法,对石墨烯纤维炭化过程不同阶段纤维的微孔和取向变化进行研究。WAXD结果表明,在炭化过程中,微晶尺寸变大,并沿着纤维轴方向取向。SAXS结果表明,制备过程中,新微孔进一步形成,微孔逐渐沿纤维轴排列,微孔的平均长度增大。 展开更多
关键词 广角散射 小角散射 石墨烯纤维 微结构 模型拟合
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基于机器视觉的碳纤维在线缺陷检测系统设计
2
作者 杨雪红 张超峰 +1 位作者 冯海峰 张伟晟 《石油化工技术与经济》 2025年第5期27-31,共5页
碳纤维纱线在生产过程中可能会产生断丝、划痕、气泡等缺陷,这些缺陷严重影响产品的质量和生产效率。为解决这一问题,文章设计并构建了一种基于8K高速线阵相机与深度学习的智能缺陷检测系统,用于碳纤维纱线的缺陷识别。该系统结合多视... 碳纤维纱线在生产过程中可能会产生断丝、划痕、气泡等缺陷,这些缺陷严重影响产品的质量和生产效率。为解决这一问题,文章设计并构建了一种基于8K高速线阵相机与深度学习的智能缺陷检测系统,用于碳纤维纱线的缺陷识别。该系统结合多视角图像采集与缺陷特征提取技术,通过高分辨率的8K高速线阵相机获取高质量图像数据,并利用YOLOv8深度学习算法进行缺陷的实时检测与精准定位,实现高精度和高速度的缺陷智能识别。实验结果表明:该系统能够以98.5%的检测精度和低于1.5%的漏检率,准确识别碳纤维纱线的各种缺陷,从而为碳纤维生产过程中的质量控制提供了一种高效且可靠的解决方案。 展开更多
关键词 机器视觉 碳纤维纱线 缺陷检测系统
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大丝束碳纤维展纤技术研究进展 被引量：1
3
作者 朱繁强 沈伟 +4 位作者 杨小兵 姚江薇 赵德方 张万虎 邹专勇 《现代纺织技术》 北大核心 2025年第2期1-9,共9页
展纤能够使碳纤维丝束厚度变薄、幅宽变宽,明显改善后道应用中预制件的力学性能。阐述了大丝束碳纤维的概念、特点及展纤目的,介绍了大丝束碳纤维展开性表征方法,分析了展纤对大丝束纤维形态、纤维渗透性及复合材料性能的影响;归纳总结... 展纤能够使碳纤维丝束厚度变薄、幅宽变宽,明显改善后道应用中预制件的力学性能。阐述了大丝束碳纤维的概念、特点及展纤目的,介绍了大丝束碳纤维展开性表征方法,分析了展纤对大丝束纤维形态、纤维渗透性及复合材料性能的影响;归纳总结了多辊热碾展纤技术、机械式多辊筒展纤技术、声波辅助展纤技术、静电辅助展纤技术、微突起阵列辅助展纤技术和气流扰动展纤技术等6种展纤技术的研究现状。各种展纤技术各有利弊,气流扰动展纤技术是最具发展前景的展纤技术,未来应重视多种展纤技术相结合的应用研究,提升对大丝束碳纤维的展纤效果,降低展纤过程对碳纤维的损伤。 展开更多
关键词 大丝束碳纤维 展纤技术 展纤表征 展纤作用
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碳纤维技术与市场现状及发展前景 被引量：2
4
作者 马祥林 王鲁香 《纺织导报》 2025年第2期54-58,共5页
近年来,受利好政策及市场需求的双重推动,碳纤维行业呈现出迅猛增长趋势。文章介绍了国内外碳纤维行业的运行情况及产品应用现状,分析了碳纤维原丝、预氧化/碳化技术等的新进展,总结了碳纤维行业面临的挑战与发展机遇,并从政策、人才、... 近年来,受利好政策及市场需求的双重推动,碳纤维行业呈现出迅猛增长趋势。文章介绍了国内外碳纤维行业的运行情况及产品应用现状,分析了碳纤维原丝、预氧化/碳化技术等的新进展,总结了碳纤维行业面临的挑战与发展机遇,并从政策、人才、技术、产业和市场等方面提出相应建议。 展开更多
关键词 碳纤维 技术发展 低空经济 氢能 机遇
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煤液化沥青基碳量子点的制备、复合及光催化降解性能
5
作者 刘金昌 向玲 +5 位作者 柳乔 陈思远 邵毅 迟睿 梁鼎成 解强 《煤炭转化》 北大核心 2025年第4期14-25,共12页
碳量子点(CQDs)凭借合成方法简单、生物相容性好、发射带隙可调等优点,在光电催化和生物成像等领域受到广泛关注。目前碳量子点的制备因碳源昂贵或制备方法烦琐,成本较高。以煤液化沥青(CLP)为碳源,采用化学氧化法、以H_(2)O_(2)作为氧... 碳量子点(CQDs)凭借合成方法简单、生物相容性好、发射带隙可调等优点,在光电催化和生物成像等领域受到广泛关注。目前碳量子点的制备因碳源昂贵或制备方法烦琐,成本较高。以煤液化沥青(CLP)为碳源,采用化学氧化法、以H_(2)O_(2)作为氧化剂,绿色制备了CQDs;探究了制备条件对CQDs光学性质的影响,并对所制备的CQDs的结构与光学性质进行了分析;最后将制备的CQDs与Bi_(2)WO_(6)复合,用于光催化降解罗丹明B。利用元素分析仪、稳态/瞬态荧光光谱仪、傅立叶变换红外光谱仪、^(1)H液态核磁共振波谱仪、X射线衍射仪、透射电子显微镜、多位光化学反应仪,表征CQDs的光学性质和结构组成以及CQDs/Bi_(2)WO_(6)复合材料对罗丹明B的降解性能。结果表明:以CLP为碳源,在氧化温度为80℃、双氧水与水的体积比为3:10条件下反应10 h制备了高荧光性能CQDs,荧光量子产率达1.75%。紫外-可见光谱分析表明CQDs在320 nm波长处有显著的特征吸收峰,并在365 nm紫外光源激发下发射出强烈的黄绿色荧光,其平均粒径为3.284 nm,晶面间距为0.215 nm(对应(110)晶面)。XRD分析表明CQDs在2θ为27.7°和40.9°处的峰相较于标准石墨的(002)晶面(d=0.321 nm)和(100)晶面,发生了层间距收缩和明显偏移,说明含氧官能团的引入导致碳层间距收缩及晶格结构变窄以及少量sp^(3)杂化碳致使峰偏移。^(1)H NMR分析表明CQDs保留了CLP的稠环芳烃结构(化学位移为7~8处的芳香氢信号)及氧化修饰(化学位移为5~6处的共轭C=O邻近氢)。通过水热法将CQDs与Bi_(2)WO_(6)复合,所得复合材料CQDs/Bi_(2)WO_(6)在光催化60 min内对罗丹明B的降解率超过95%,表现出优异的光催化性能,当CQDs添加量为5 mL时,复合材料对罗丹明B的催化性能最佳,复合材料循环使用3次后降解率仍保持在85%以上。与其他碳量子点复合材料相比,在保持一定催化性能的条件下降低了成本。 展开更多
关键词 煤液化沥青 碳量子点 化学氧化 光催化性能
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炭纤维的前世今生
6
作者 吕春祥 《新型炭材料(中英文)》 北大核心 2025年第1期I0001-I0001,共1页
炭纤维(Carbon Fiber,CF),顾名思义,既有碳质材料的固有特性,又有纺织纤维的可加工性,是由有机纤维经一系列热处理转化而成的含碳量高于90%的无机纤维。高性能炭纤维的拉伸强度在3500~8000 MPa,拉伸模量230~690 GPa(沥青基炭纤维甚至达... 炭纤维(Carbon Fiber,CF),顾名思义,既有碳质材料的固有特性,又有纺织纤维的可加工性,是由有机纤维经一系列热处理转化而成的含碳量高于90%的无机纤维。高性能炭纤维的拉伸强度在3500~8000 MPa,拉伸模量230~690 GPa(沥青基炭纤维甚至达到900 GPa),比强度分别比钢和铝合金高16倍和12倍以上,密度仅为钢的四分之一。在非氧化气氛条件下,炭纤维可以在2000°C的高温下使用。总之,炭纤维具有轻质、高强、高模、导电、导热、耐高温、耐腐蚀、抗冲刷以及良好的可设计性、可复合性等一系列其它材料所不可替代的优良性能。 展开更多
关键词 沥青基炭纤维 有机纤维 碳质材料 可加工性 无机纤维 氧化气氛 可设计性 固有特性
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碳纤维缠绕工艺及其应用研究
7
作者 陈虹 李年华 +2 位作者 艾青松 许冬梅 姜联东 《合成纤维》 2025年第7期17-22,共6页
碳纤维及碳纤维增强树脂基复合材料具有优异的理化性能特点和可设计性优势,随着纤维缠绕成型工艺的快速发展,其制品被广泛应用于航空航天、军工、海洋工程、生物医学以及体育休闲等军、民领域。对碳纤维、碳纤维缠绕成型工艺及其应用研... 碳纤维及碳纤维增强树脂基复合材料具有优异的理化性能特点和可设计性优势,随着纤维缠绕成型工艺的快速发展,其制品被广泛应用于航空航天、军工、海洋工程、生物医学以及体育休闲等军、民领域。对碳纤维、碳纤维缠绕成型工艺及其应用研究进行了梳理和概述,探讨了碳纤维缠绕成型工艺应用的研究实例,以期对未来碳纤维缠绕成型工艺的应用发展有所启发。 展开更多
关键词 碳纤维 复合材料 缠绕工艺 应用
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大椭球比扁平复合材料气瓶的疲劳寿命特性研究
8
作者 李玉峰 马天驹 《压力容器》 北大核心 2025年第3期44-53,共10页
针对大椭球比扁平复合材料气瓶的疲劳失效问题,以TA1钛合金为超薄壁内衬(0.8 mm)、碳纤维/环氧树脂为复合材料层、椭球比为2.3∶1的扁平复合材料气瓶为研究对象,分析影响气瓶疲劳失效的主要因素。结合寿命预测模型,确定了气瓶的疲劳寿... 针对大椭球比扁平复合材料气瓶的疲劳失效问题,以TA1钛合金为超薄壁内衬(0.8 mm)、碳纤维/环氧树脂为复合材料层、椭球比为2.3∶1的扁平复合材料气瓶为研究对象,分析影响气瓶疲劳失效的主要因素。结合寿命预测模型,确定了气瓶的疲劳寿命、疲劳失效位置及其变化规律,并开展试验验证。结果表明:疲劳寿命预测结果与试验结果吻合率达93%;采用实体单元SOLID185与壳单元SHELL181组合建模方法,可有效模拟多层铺设结构的疲劳寿命;大变形扁平气瓶在升/泄压过程中,内衬弹性变形随压力降低可回弹,其永久塑性变形和材料断裂应变直接影响疲劳寿命;选择最佳自紧压力有助于扩大气瓶弹性工作范围,当自紧压力从18 MPa增加至24 MPa时,疲劳寿命由99次提高至304次,提升幅度达207%。研究成果可为大椭球比扁平复合材料气瓶的研制提供参考。 展开更多
关键词 复合材料气瓶 疲劳寿命 椭球比 扁平异形
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碳纤维饱和吸水率影响因素研究
9
作者 张晓东 杨大鹏 +1 位作者 李健卓 曹航铭 《合成纤维》 2025年第9期25-27,35,共4页
碳纤维中灰分质量分数在0.3%以上时,碳纤维的饱和吸水率指标很难受控,对影响碳纤维饱和吸水率的因素进行了探讨,查找出影响碳纤维饱和吸水率指标的主要因素,一是原丝质量,二是上浆工序的控制。试验表明,碳纤维表面上浆状态均匀,上浆干... 碳纤维中灰分质量分数在0.3%以上时,碳纤维的饱和吸水率指标很难受控,对影响碳纤维饱和吸水率的因素进行了探讨,查找出影响碳纤维饱和吸水率指标的主要因素,一是原丝质量,二是上浆工序的控制。试验表明,碳纤维表面上浆状态均匀,上浆干燥温度在140℃以上,停留时间为4 min,生产的碳纤维的饱和吸水率指标受控。 展开更多
关键词 碳纤维 饱和吸水率 干燥工艺
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均聚和共聚聚丙烯腈基原丝在预氧化过程中结构变化规律对比研究 被引量：1
10
作者 杨星宇 金朝辉 +3 位作者 孙立昊 聂柱霖 张环环 鲁明 《化工新型材料》 北大核心 2025年第1期105-108,共4页
采用相同工艺条件对均聚和共聚聚丙烯腈(PAN)基原丝进行梯度预氧化处理,通过有机元素分析、X射线衍射、傅里叶红外光谱、光学显微镜分析两种原丝在预氧化过程中微观结构的变化规律。详细探讨了共聚单体的引入对原丝和预氧丝结构的影响,... 采用相同工艺条件对均聚和共聚聚丙烯腈(PAN)基原丝进行梯度预氧化处理,通过有机元素分析、X射线衍射、傅里叶红外光谱、光学显微镜分析两种原丝在预氧化过程中微观结构的变化规律。详细探讨了共聚单体的引入对原丝和预氧丝结构的影响,以期为碳纤维实际生产提供一定的理论基础。研究结果表明,共聚单体的引入影响了PAN分子链的规整度,降低了原丝的结晶度,增大了晶间距和晶粒尺寸,使原丝的晶体结构在预氧化过程中更容易被破坏,可以使原丝的预氧化反应变得缓和,从而使更多的PAN分子链形成稳定的交联结构,同时可以减弱皮芯结构,改善纤维的匀质性。 展开更多
关键词 聚丙烯腈原丝 均聚 共聚 结构
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碳纤维及复合材料产业链高质量发展路径研究——以常州地区为例
11
作者 余晓华 《内江科技》 2025年第3期143-145,共3页
在网上、会议和实地调研的基础上,分析了常州碳纤维及复合材料产业链高质量发展中优势、劣势、机会和威胁,提出了跨学科的碳纤维及复合材料基础性研究保障体系建设、自主培养碳纤维复合材料关键核心技术人才战略、多维度创新联动支撑碳... 在网上、会议和实地调研的基础上,分析了常州碳纤维及复合材料产业链高质量发展中优势、劣势、机会和威胁,提出了跨学科的碳纤维及复合材料基础性研究保障体系建设、自主培养碳纤维复合材料关键核心技术人才战略、多维度创新联动支撑碳纤维复合材料产业新技术研发、“智改数转”助力碳纤维新材料产业链提质降本的对策建议。 展开更多
关键词 碳纤维复合材料 对策建议 产业链 基础性研究 常州地区 自主培养 保障体系建设 关键核心技术
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2024全球碳纤维复合材料市场报告 被引量：1
12
作者 林刚 《纺织科学研究》 2025年第3期6-26,共21页
为进一步深入了解碳纤维复合材料生产链的发展现状,从全球市场供需情况及应用情况分析了2024年全球碳纤维市场规模及国内碳纤维产业的现状与机遇,对复合材料细分应用领域进行了展望,同时对全球及我国碳纤维发展提出了相应的发展建议。
关键词 碳纤维 复合材料 需求 市场机遇
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激光辐照碳纤维石墨化均匀性及力学性能 被引量：1
13
作者 万凯 杨卫民 +3 位作者 丁奇胜 殷荣政 李好义 谭晶 《化工进展》 北大核心 2025年第2期1025-1032,共8页
为解决激光辐照碳纤维石墨化不均匀、模量差别大的问题,本文通过实验研究了单、双侧高斯激光辐照碳纤维,确定了碳纤维石墨化不均匀性是由激光光强分布和纤维束传热引起的温度不均导致的,采用光强分布均匀的平顶激光辐照薄层化碳纤维显... 为解决激光辐照碳纤维石墨化不均匀、模量差别大的问题,本文通过实验研究了单、双侧高斯激光辐照碳纤维,确定了碳纤维石墨化不均匀性是由激光光强分布和纤维束传热引起的温度不均导致的,采用光强分布均匀的平顶激光辐照薄层化碳纤维显著提高了碳纤维石墨化的均匀性,对比了高斯激光直接辐照碳纤维与平顶激光辐照薄层化碳纤维的力学性能变化,通过Weibull分布函数对碳纤维力学性能的离散性进行统计分析。结果表明:通过平顶激光辐照的薄层化碳纤维的石墨化均匀性得到显著提高,平均拉伸模量从227.37GPa提高至311.90GPa,提高了37.18%;相较于高斯激光直接辐照,平顶激光辐照的薄层化碳纤维的拉伸模量变异系数由44%降低至12%,拉伸模量的Weibull模数显著提高,离散性降低。 展开更多
关键词 碳纤维 石墨化 激光 力学性能 Weibull
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车用碳纤维复合材料结构优化与性能研究进展 被引量：1
14
作者 栗小茜 陈浩 +2 位作者 葛正浩 宋浩杰 高彦军 《中国塑料》 北大核心 2025年第4期118-125,共8页
对不同种类的车用碳纤维复合材料(CFRPs)的成型工艺进行了分析概述,详细对比了CFRPs性能提升的各类方案,并结合工业应用案例对现有成型工艺和设计方案进行讨论分析,探讨了车用CFRPs绿色化技术的发展前景,以及汽车产业车辆轻量化材料研... 对不同种类的车用碳纤维复合材料(CFRPs)的成型工艺进行了分析概述,详细对比了CFRPs性能提升的各类方案,并结合工业应用案例对现有成型工艺和设计方案进行讨论分析,探讨了车用CFRPs绿色化技术的发展前景,以及汽车产业车辆轻量化材料研究所面临的机遇与挑战。 展开更多
关键词 碳纤维增强聚合物复合材料 改性方法 成型工艺
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场发射扫描电子显微镜观察碳纤维截面最优条件的研究
15
作者 邱伟峰 孙绍桓 +4 位作者 王炜 李松峰 刘艳艳 戴海娟 李杨 《化工新型材料》 北大核心 2025年第S1期271-274,共4页
以国产聚丙烯腈(PAN)基碳纤维(GQ4522)为研究对象。采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)等作为观察手段,分析比较了工作距离(WD)、探测器种类、工作模式、加速电压、束斑尺寸、扫描速度等因素对碳纤维截面成像质量的影响。结果表明:在Optip... 以国产聚丙烯腈(PAN)基碳纤维(GQ4522)为研究对象。采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)等作为观察手段,分析比较了工作距离(WD)、探测器种类、工作模式、加速电压、束斑尺寸、扫描速度等因素对碳纤维截面成像质量的影响。结果表明:在Optiplan工作模式下采用T2探测器的最优工作参数为:加速电压为2kV、工作距离为10mm、spot为5。上述工作参数下扫描时间越长,图像质量越高,越适合样品的低倍数成像。 展开更多
关键词 扫描电子显微镜 工作距离 探测器 工作模式 加速电压 束斑尺寸 扫描速度
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煤基中间相沥青中各向异性组分含量对石墨纤维性能的影响
16
作者 杨靖东 王蒙 +4 位作者 张翠清 蒋晨光 张明辉 宋怀河 王永刚 《煤炭转化》 北大核心 2025年第4期37-47,共11页
煤基中间相沥青(coal-based mesophase pitch,CMP)的组成决定着由其制备的石墨纤维的取向度,通过CMP的各向异性组分含量调控可实现石墨纤维的可控制备和性能提升。以精制煤沥青为原料,采用自升压-氮气吹扫两段热处理的方法制备CMP,获得... 煤基中间相沥青(coal-based mesophase pitch,CMP)的组成决定着由其制备的石墨纤维的取向度,通过CMP的各向异性组分含量调控可实现石墨纤维的可控制备和性能提升。以精制煤沥青为原料,采用自升压-氮气吹扫两段热处理的方法制备CMP,获得了各向异性组分含量不同的CMP,经过熔融纺丝、不熔化、1300℃炭化及2800℃石墨化处理得到石墨纤维。采用有机元素分析、偏光显微结构分析、傅立叶红外光谱分析、基质辅助激光解析电离-飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)分析、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等多种表征手段分析了CMP的基本性质、分子结构、分子质量分布以及石墨纤维的微观结构,在此基础上研究了CMP的各向异性组分含量与其石墨纤维结构及性能的关系。结果表明:随着CMP的各向异性组分含量从43%增加到99%,沥青相对分子质量分布在1000 Da附近分离明显、相对分子质量分布变窄,高相对分子质量的稠环芳烃平面大分子增多,沥青可纺性能呈现先提高后降低的趋势,沥青分子有序度增强,有序度指数(OI)从0.443增强至0.544。CMP的各向异性组分含量增加,在一定程度上促进石墨纤维的微晶结构沿着纤维轴向择优取向,有助于石墨微晶缺陷的减少,石墨纤维的截面形貌具有明显辐射纹理,石墨片层平行排列规整且紧密。以各向异性组分含量为99%的CMP为前驱体制备的石墨纤维具有更加完善的石墨结构,其拉伸强度和模量分别达到1.96 GPa和449 GPa。 展开更多
关键词 中间相沥青 各向异性组分含量 可纺性能 石墨纤维 微观结构 力学性能
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纯聚丙烯腈在密闭空间中高温热解的分子动力学
17
作者 刘怡婷 王庚乾 +8 位作者 和小虎 邱选兵 田亚莉 郭古青 宫廷 孙小聪 周月婷 李传亮 李光跃 《高分子材料科学与工程》 北大核心 2025年第6期40-48,共9页
聚丙烯腈(PAN)是一种典型的高分子聚合物,在电化学、纤维工业等方面有广泛应用。当前对纯PAN高温热解的理论研究还不够充分,机理尚不明确。文中使用基于ReaxFF力场的分子动力学方法对该体系展开了研究。对聚合度为10和20的PAN体系进行... 聚丙烯腈(PAN)是一种典型的高分子聚合物,在电化学、纤维工业等方面有广泛应用。当前对纯PAN高温热解的理论研究还不够充分,机理尚不明确。文中使用基于ReaxFF力场的分子动力学方法对该体系展开了研究。对聚合度为10和20的PAN体系进行了恒温热解模拟,设定1800 K,2400 K,2800 K和3200 K这4种温度。计算发现,较低温度时以“环化与交联”反应为主,而较高温度时“脱氢”和“环化与交联”反应都很显著。另外,主要气体产物为H_(2),大部分碳原子通过交联反应生成少数的多碳分子,且几乎没有发生“脱氮”反应。结果表明,PAN的真空高温热解不利于纯碳结构的生成,但是可能有助于氮掺杂碳材料的研究。 展开更多
关键词 聚丙烯腈 高温热解 ReaxFF力场 分子动力学
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中间相沥青基碳纤维C/SiC复合材料制备及其性能研究
18
作者 易增博 赵宗严 +7 位作者 江汛 郭美佑 张建国 张鸿翔 黄立叶 王刚 孙海潮 李瑞苗 《高科技纤维与应用》 2025年第1期11-18,共8页
采用短切中间相沥青基碳纤维(MPCF)作为增强相,制备多孔C/C复合材料,采用反应熔渗法将C/C复合材料转变成C/SiC复合材料。通过SEM和压汞仪分析,研究了C/C复合材料的孔隙特性;对C/C复合材料的力学性能和热性能进行测试表征。通过SEM和XRD... 采用短切中间相沥青基碳纤维(MPCF)作为增强相,制备多孔C/C复合材料,采用反应熔渗法将C/C复合材料转变成C/SiC复合材料。通过SEM和压汞仪分析,研究了C/C复合材料的孔隙特性;对C/C复合材料的力学性能和热性能进行测试表征。通过SEM和XRD衍射研究了C/SiC复合材料的微观形貌和物相成分;对C/SiC复合材料的力学性能和热性能进行测试表征。结果表明:C/C复合材料的密度1.475 g/cm^(3),显气孔率29.96%,平均孔径1.63μm,弯曲强度和模量分别达到87.33 MPa和32.08 GPa。面内(X-Y)和厚度(Z)热导率分别达到133.31 W/(m·K)和28.30 W/(m·K)。制备的C/SiC复合材料密度为2.493 g/cm^(3),几乎全致密。相比C/C复合材料,熔渗后C/SiC复合材料弯曲性能和热导率显著提高,弯曲强度和模量分别达到162.33 MPa和229.31 GPa。面内(X-Y)和厚度(Z)方向的热导率分别达到196.21 W/(m·K)和79.37 W/(m·K)。 展开更多
关键词 中间相沥青基碳纤维 C/C复合材料 C/SIC复合材料 弯曲性能 热导率
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沥青基碳纤维的制备工艺、反应机理及调控方法 被引量：6
19
作者 刘金昌 严作贤 +2 位作者 王欣雨 解强 梁鼎成 《洁净煤技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期110-123,共14页
沥青基碳纤维是重要的工程碳纤维之一,在航空航天、国防军工等领域具有广泛应用。沥青基碳纤维制备流程长、影响因素多,归咎于对其制备工艺、反应机理及调控方法的认识不足,迄今工业化生产强度性能优异的沥青基碳纤维仍面临诸多困难。... 沥青基碳纤维是重要的工程碳纤维之一,在航空航天、国防军工等领域具有广泛应用。沥青基碳纤维制备流程长、影响因素多,归咎于对其制备工艺、反应机理及调控方法的认识不足,迄今工业化生产强度性能优异的沥青基碳纤维仍面临诸多困难。以碳纤维生产流程为主线,针对原料预处理、沥青前驱体调制、熔融纺丝、预氧化及炭化与石墨化的现状、方法、机理及调控进行深入探讨分析。沥青基碳纤维的原料有煤系、石油系、生物质系、高分子系和纯化合物,原料预处理方法主要有蒸馏和萃取;沥青前驱体的调制本质是以氢转移反应和自由基反应并行的液相炭化反应,包括环化、芳构化、低聚和缩聚等复杂的反应过程。芳烃低聚物在高温下缩聚形成稠环芳烃片状大分子的基本结构单元,基本结构单元经过热运动不断聚集,形成聚集体;由于范德华力作用使基本结构单元相互堆叠,形成平行堆积体,进而通过层积、堆积等过程形成基本构筑单元聚集体。基本构筑单元聚集体在不同反应条件下可以转变为长程无序、短程有序的难石墨化结构,也可以转变为长程有序、短程有序的易石墨化结构。以煤系、石油系和生物质系物质为原料调制沥青前驱体时,因其反应活性好,通常选用设备简单、操作容易、成本低廉的热缩聚法;而当以萘、甲基萘等纯化合物为原料时,因其反应活性差,需要较高的温度才能引发自由基反应,故通常采用催化合成法。熔融纺丝宏观上起到塑型的作用,通过改变纺丝参数和喷丝板的形状分别可以调节碳纤维的直径和形状;此外,熔融纺丝对中间相沥青前驱体的重排分子作用尤为明显,使得石墨微晶更易沿轴向一维排列形成有序的石墨晶体结构。为使沥青纤维在炭化过程中不发生融化,需要将沥青纤维由热塑性转变为热固性,即通过轻微的氧化反应,让沥青中的稠环芳烃分子经历氧化、缩合、分解和脱水,从而形成特定的交联结构,最终在纤维结构中生成一定量的含氧官能团。炭化是使预氧化后的纤维经过复杂的化学反应和结构转变形成具有炭材料分子结构特征的碳纤维。炭化过程中,石墨微晶发生重排,非碳原子被移除,碳元素含量进一步升高;经过石墨化后,石墨晶体结构更加完整、取向度更高,使碳纤维向石墨纤维转变,强度性能更加优异。另外,针对沥青基碳纤维的突破方向,提出了从分子维度定向可控制备的思路;并为碳纤维生产过程中耗时耗能的预氧化步骤的优化改进提供了具体方法。 展开更多
关键词 碳纤维 沥青基 制备 机理 调控
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预氧化张力对碳纤维生产过程的影响
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作者 孙绍桓 田源 +7 位作者 勇国庆 黄大明 张月义 李松峰 戴海娟 林红 赵晶 丁璐 《高科技纤维与应用》 2025年第5期69-71,共3页
对碳纤维生产的预氧化过程进行研究,采用自动制样机制样,按照GB/T3362进行测试,围绕预氧化过程中张力对拉伸强度、拉伸模量以及高低温碳化炉生产运行的影响进行了分析,并针对预氧化过程中起始温度对起始张力的影响进行了分析。研究预氧... 对碳纤维生产的预氧化过程进行研究,采用自动制样机制样,按照GB/T3362进行测试,围绕预氧化过程中张力对拉伸强度、拉伸模量以及高低温碳化炉生产运行的影响进行了分析,并针对预氧化过程中起始温度对起始张力的影响进行了分析。研究预氧化过程中张力对碳纤维的物理化学变化影响,为生产条件优化提供依据,有助于制备稳定合格的碳纤维。 展开更多
关键词 预氧化 生产 张力
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