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国产航空用碳纤维发展现状及建议
1
作者 严密 贺凯歌 +1 位作者 陈捷 冀鹏强 《合成纤维》 2026年第1期28-30,共3页
碳纤维复合材料因其“轻质高强”等特点被广泛应用于航空飞机,以碳纤维复合材料骨干材料为研究主线,分析国产航空用高强标模、高强中模、超高强中模碳纤维的发展现状,指出国产航空用碳纤维目前还存在产业结构发展不均衡、自主可控有待... 碳纤维复合材料因其“轻质高强”等特点被广泛应用于航空飞机,以碳纤维复合材料骨干材料为研究主线,分析国产航空用高强标模、高强中模、超高强中模碳纤维的发展现状,指出国产航空用碳纤维目前还存在产业结构发展不均衡、自主可控有待深化、综合性能有待提升等困难和不足,最后有针对性地提出了国产航空用碳纤维的发展建议,以期能够推动国产航空用碳纤维产业健康可持续发展。 展开更多
关键词 碳纤维 国产化 发展现状
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3D非对称垂直孔道气凝胶的制备及湿气发电性能
2
作者 徐晴 刘慧 毛庆辉 《印染》 北大核心 2026年第2期7-10,39,共5页
通过冰晶定位生长以及冷冻干燥法,以纤维素纳米纤维(CNF)为基材,加入氧化石墨烯(GO)和还原氧化石墨烯(rGO)构建氧元素含量具有梯度变化的非对称垂直通道型石墨烯气凝胶。结果表明:浓度梯度驱动的离子扩散可产生电能。由于GO气凝胶富含... 通过冰晶定位生长以及冷冻干燥法,以纤维素纳米纤维(CNF)为基材,加入氧化石墨烯(GO)和还原氧化石墨烯(rGO)构建氧元素含量具有梯度变化的非对称垂直通道型石墨烯气凝胶。结果表明:浓度梯度驱动的离子扩散可产生电能。由于GO气凝胶富含亲水性表面官能团(如-OH和-COOH),可吸收环境中的水分子解离成电荷。当气凝胶暴露在环境湿度中时,由于质子浓度的增加,离子浓度梯度驱动电荷转移,产生离子电流。结果表明,当GO悬浮液、GO/rGO混合悬浮液和rGO悬浮液质量比为10∶5∶1时,制得的气凝胶在环境湿度下产生自发电势,测得的电压最大能达到0.9 V。 展开更多
关键词 垂直通道 自发电势 氧化石墨烯 还原氧化石墨烯 冷冻干燥 气凝胶 纤维素纳米纤维
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温变条件下纤维增强复材加固混凝土连续梁徐变效应分析
3
作者 王智慧 蒋文 鲁巧稚 《粘接》 2026年第1期89-93,共5页
研究温变条件下纤维增强复合材料对加固混凝土大跨度连续梁徐变效应的影响,以提升桥梁结构的稳定性。采用碳纤维布作为纤维增强复合材料,通过不同加固方式制作加固混凝土梁样品,并测试温度骤降、冻融循环、持续高温等环境条件进行测试... 研究温变条件下纤维增强复合材料对加固混凝土大跨度连续梁徐变效应的影响,以提升桥梁结构的稳定性。采用碳纤维布作为纤维增强复合材料,通过不同加固方式制作加固混凝土梁样品,并测试温度骤降、冻融循环、持续高温等环境条件进行测试分析。试验结果显示,试验组3中沿着样品纵向方向粘贴两层碳纤维布,再沿着试件横向方向,以“U”形形态粘贴一层碳纤维布,在温度骤降以及冻融循环时的应力值更大,徐变系数更大,持续高温对加固后的混凝土梁影响较小,试验组3加固下碳纤维布的厚度为6 mm时,该混凝土梁展现出更良好的徐变效应。 展开更多
关键词 温变条件 纤维增强 加固混凝土 大跨度 连续梁 徐变效应
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机载电源系统复合材料上盖模压成型工艺及其性能研究
4
作者 蔡烨梦 肖志远 刘宾宾 《合成纤维工业》 2026年第1期85-90,共6页
以玻璃纤维预浸料、碳纤维单向和织物预浸料为原料,采用模压成型工艺制备机载电源系统复合材料上盖,研究了其外观质量、减重效果、热稳定性和全尺寸精度,并与同结构金属上盖等产品进行系统性对比。结果表明:复合材料上盖表面织物纹路均... 以玻璃纤维预浸料、碳纤维单向和织物预浸料为原料,采用模压成型工艺制备机载电源系统复合材料上盖,研究了其外观质量、减重效果、热稳定性和全尺寸精度,并与同结构金属上盖等产品进行系统性对比。结果表明:复合材料上盖表面织物纹路均匀,变形量小于等于±0.3 mm,外观无变形、划伤、磕碰等缺陷,法兰及密封面无褶皱和明显凸起,嵌套与基体的配合间隙小于等于0.03 mm,与热压罐成型产品相比,模压成型产品在外观质量相当的前提下,生产成本大幅降低;复合材料上盖的平均重量为1.75 kg,密度为1.60~1.65 g/cm^(3),比强度达15.2 GPa·cm^(3)/g,比刚度达42.8 GPa·cm^(3)/g,相比同结构金属上盖减重率达29.7%;复合材料上盖玻璃化转变温度为153.2℃,热稳定性完全满足机载电源系统的高温使用要求;164个检测点均在技术要求公差范围内,大面壁厚公差控制在±0.15 mm,密封面壁厚公差控制在±0.18 mm,主基准孔位置度0.004 mm,尺寸精度稳定可靠;该工艺采用了混合预浸料体系、“外观-刚度协同优化铺层法”、“定位销-工艺孔双基准定位法”、“梯度保温固化”等技术,平衡了减重效果、力学性能与生产成本,突破了模压成型在外观缺陷控制、尺寸精度保障与性能协同优化等方面的关键技术瓶颈。 展开更多
关键词 碳纤维复合材料 机载电源系统 上盖 模压成型 性能
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T1100级碳纤维制备与性能分析
5
作者 包一兵 顾红星 +1 位作者 郭聪聪 薛亚俊 《合成纤维》 2026年第1期39-42,共4页
通过T1100级碳纤维工程化制备工艺探索,分别研制出了强度7 000 MPa、模量325 GPa量级的HF60S碳纤维和强度6 600 MPa、模量340 GPa量级的HF60C碳纤维产品,并且能够实现碳纤维强度、模量一定范围的定制化调控。T1100级碳纤维由干喷湿纺工... 通过T1100级碳纤维工程化制备工艺探索,分别研制出了强度7 000 MPa、模量325 GPa量级的HF60S碳纤维和强度6 600 MPa、模量340 GPa量级的HF60C碳纤维产品,并且能够实现碳纤维强度、模量一定范围的定制化调控。T1100级碳纤维由干喷湿纺工艺原丝制备,具有典型的表面光滑无沟槽等工艺特征。对HF60C碳纤维复合材料的性能进行了初步测试,其不同树脂基体有一定差异,需要进一步通过表面处理、上浆剂等系统优化。 展开更多
关键词 T1100级碳纤维 制备 性能
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温度对碳纤维复合材料层间断裂性能的影响
6
作者 赵乃民 曾胜 +3 位作者 赵益明 李明扬 顾超华 李奇楠 《合成纤维》 2026年第1期53-60,共8页
复合材料储氢瓶在生产与服役过程中,碳纤维缠绕层会出现空隙和脱黏现象,造成缠绕层分层,气瓶的服役温度会对缠绕层分层扩展产生影响,因此有必要研究温度对于分层破坏行为的影响。在储氢瓶-40~85℃的服役温度范围内设置六个温度点(-40、... 复合材料储氢瓶在生产与服役过程中,碳纤维缠绕层会出现空隙和脱黏现象,造成缠绕层分层,气瓶的服役温度会对缠绕层分层扩展产生影响,因此有必要研究温度对于分层破坏行为的影响。在储氢瓶-40~85℃的服役温度范围内设置六个温度点(-40、-20、0、25、50、85℃),分别进行Ⅰ型和Ⅱ型层间断裂试验。分析了温度对层合板分层性能的影响,研究发现,随着温度的升高,Ⅰ型断裂韧性逐渐提高,Ⅱ型断裂韧性逐渐降低。基于ABAQUS有限元平台,利用内聚力模型,使用试验得到的Ⅰ型和Ⅱ型断裂韧性数据,建立了考虑温度的含初始分层缺陷层合板压缩和拉伸模型。结果表明,温度对于含初始分层区域的层合板压缩性能的影响较大,对于拉伸性能基本无影响。 展开更多
关键词 层合板 温度 层间断裂韧性 分层扩展 数值模拟
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碳纤维复合材料重卡氢气瓶框架轻量化设计及验证
7
作者 刘鑫岑 陈正国 +3 位作者 李成华 吕玥蒽 杨青 张锴 《合成纤维》 2026年第3期58-65,共8页
为实现新能源重卡轻量化目标,以某型号铝合金重卡氢气瓶框架为研究对象,采用碳纤维双轴向织物增强聚双环戊二烯复合材料进行轻量化设计。通过概念设计、详细设计优化结构与铺层方案,结合模态仿真、随机振动仿真及台架刚度试验完成验证... 为实现新能源重卡轻量化目标,以某型号铝合金重卡氢气瓶框架为研究对象,采用碳纤维双轴向织物增强聚双环戊二烯复合材料进行轻量化设计。通过概念设计、详细设计优化结构与铺层方案,结合模态仿真、随机振动仿真及台架刚度试验完成验证。结果显示,复合材料框架刚度显著提升,各方向随机振动响应满足强度要求,台架试验中的位移符合设计标准,为商用车零部件的轻量化提供了有效解决方案。 展开更多
关键词 碳纤维增强复合材料 氢气瓶框架 轻量化设计 随机振动 刚度
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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
8
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
9
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
10
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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复合材料螺栓的拉伸承载性能及失效模式分析
11
作者 强明闪 刘伟 郑晶 《合成纤维》 2026年第1期69-73,共5页
碳纤维复合材料因其优异性能成为制造轻质高强螺栓的理想材料,其拉伸承载性能及失效模式是复合材料螺栓应用的关键要素。采用有限元分析及试验方法对一种复合材料螺栓的拉伸承载性能及失效模式进行研究。研究结果表明,该复合材料螺栓能... 碳纤维复合材料因其优异性能成为制造轻质高强螺栓的理想材料,其拉伸承载性能及失效模式是复合材料螺栓应用的关键要素。采用有限元分析及试验方法对一种复合材料螺栓的拉伸承载性能及失效模式进行研究。研究结果表明,该复合材料螺栓能够可靠承载2 000 N的拉伸载荷,在拉伸载荷达到3 066 N时出现初始脱粘破坏,同时拉伸载荷出现阶梯式下降。随着加载的增加,拉伸载荷缓慢提高,最终拉伸破坏载荷为2 687 N,复合材料螺栓彻底失去承载能力。金属带底脚螺柱的受力变形引发其与复合材料底座的脱粘,成为制约复合材料螺栓拉伸强度的重要因素。最后从提高复合材料螺栓的拉伸变形刚度及提高层间断裂韧性的角度,提出进一步提高复合材料螺栓拉伸承载性能的优化措施。 展开更多
关键词 复合材料 螺栓 拉伸载荷 有限元 失效模式
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碳纤维饱和吸水率影响因素研究
12
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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碳纤维自动铺放设备研究进展
13
作者 王上锋 王守成 《合成纤维》 2026年第3期49-54,71,共7页
高性能碳纤维已成为现代航空工业的战略性基础材料,其制造工艺的革新深度影响着装备轻量化进程与综合性能提升,是支撑航空航天产业向高效能、低成本方向演进的核心技术引擎。系统梳理自动铺带/铺丝设备发展和应用现状,重点阐述现阶段有... 高性能碳纤维已成为现代航空工业的战略性基础材料,其制造工艺的革新深度影响着装备轻量化进程与综合性能提升,是支撑航空航天产业向高效能、低成本方向演进的核心技术引擎。系统梳理自动铺带/铺丝设备发展和应用现状,重点阐述现阶段有关铺放温度、铺放压力和铺放张力等工艺参数研究进展,最终从装备智能化、工艺数字化等维度提出我国碳纤维自动铺放技术的发展路径,为突破高性能复材构件制造瓶颈提供理论支撑。 展开更多
关键词 碳纤维复合材料 铺放技术 铺放设备 铺放工艺
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大曲率复合材料楔形组件胶接技术研究
14
作者 张钰阳 张梦雨 成艳娜 《合成纤维》 2026年第1期74-77,共4页
复合材料楔形组件因具有承载力强且减重效果明显的优点在飞机制造中应用较为广泛。该类结构的组件设计曲率越大,制造难度越大,胶接质量越不易控制。以大曲率复合材料楔形组件为研究对象,开展了相关工艺试验,为了提高制件的胶接质量,分... 复合材料楔形组件因具有承载力强且减重效果明显的优点在飞机制造中应用较为广泛。该类结构的组件设计曲率越大,制造难度越大,胶接质量越不易控制。以大曲率复合材料楔形组件为研究对象,开展了相关工艺试验,为了提高制件的胶接质量,分别从固化压力、预装配工艺、胶接组合方案三个方面对胶接质量的影响进行研究。结果表明:当胶接固化压力为0.2 MPa时,制件的外形及胶接无损检测结果都合格,避免了泡沫芯塌陷及脱粘缺陷,保证了胶接质量;通过预装配工艺改进,在制件大曲率位置的梁与上、下蒙皮安装工艺定位钉,制件胶接固化后次级零件之间的相对滑移明显得到控制;采用梁肋、泡沫芯胶接组合后,再与上下蒙皮胶接组合的方案,避免了上下蒙皮因应力分布不对称导致的固化后翘曲变形的问题。 展开更多
关键词 大曲率 复合材料 楔形组件 胶接质量
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碳纤维增强尼龙66复合材料热压成型工艺研究
15
作者 游舒悦 潘利剑 +1 位作者 张锦涛 方文浩 《合成纤维》 2026年第3期66-71,共6页
采用差示扫描量热(DSC)仪对碳纤维增强尼龙66预浸料的热性能进行了分析,确定了热压成型温度范围。通过正交试验设计探究了不同成型工艺参数对层合板力学性能的影响,并通过金相显微镜和扫描电镜(SEM)观察复合材料成型质量以及纤维与树脂... 采用差示扫描量热(DSC)仪对碳纤维增强尼龙66预浸料的热性能进行了分析,确定了热压成型温度范围。通过正交试验设计探究了不同成型工艺参数对层合板力学性能的影响,并通过金相显微镜和扫描电镜(SEM)观察复合材料成型质量以及纤维与树脂结合界面。研究发现:在合理的工艺参数下,可以获得较好的成型质量和结合界面,且对拉伸强度的影响是温度大于压力大于热压时间;对弯曲强度的影响是热压时间大于温度大于压力;压力和温度对压缩强度影响较大。综合对比,碳纤维增强尼龙66复合材料热模压的最佳工艺窗口为270℃、2.5 MPa和20 min。 展开更多
关键词 碳纤维 热塑性复合材料 热压成型 正交设计
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土木工程中碳纤维复合材料的性能优化研究
16
作者 邹虎 王毅 《合成纤维》 2026年第1期78-83,共6页
系统评估了碳纤维复合材料的生产参数对其性能的影响,探讨了树脂比例、固化温度、固化时间、压力及纤维布置方式等参数的优化。研究发现,质量分数70%的树脂比例、180℃的固化温度、4 h的固化时间和0.7 MPa的压力是提高材料力学性能(拉... 系统评估了碳纤维复合材料的生产参数对其性能的影响,探讨了树脂比例、固化温度、固化时间、压力及纤维布置方式等参数的优化。研究发现,质量分数70%的树脂比例、180℃的固化温度、4 h的固化时间和0.7 MPa的压力是提高材料力学性能(拉伸强度、压缩强度和弯曲模量)的最佳组合。纤维布置方式对材料力学性能亦具有影响,双向(90°交叉)铺设试件的拉伸强度、压缩强度及弯曲模量均优于单向和随机铺设形式。此外,热性能测试表明,该材料具有良好的热稳定性,其玻璃化转变温度和熔点分别为135℃和260℃,热重分析显示材料的初始分解温度为350℃,证明了其在高温下的稳定性。 展开更多
关键词 碳纤维复合材料 生产参数 力学性能 热性能
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碳纤维复合材料在电动摩托车中的应用
17
作者 闫满囤 《合成纤维》 2026年第3期72-75,84,共5页
研究了碳纤维复合材料在电动摩托车中的应用,通过扫描电子显微镜(SEM)、力学性能测试、热分析,分析了模压成型、树脂传递模塑(RTM)和自动铺丝(AFP)三种制造工艺制成的碳纤维复合材料的微观结构、力学性能及热性能。结果表明:AFP工艺制... 研究了碳纤维复合材料在电动摩托车中的应用,通过扫描电子显微镜(SEM)、力学性能测试、热分析,分析了模压成型、树脂传递模塑(RTM)和自动铺丝(AFP)三种制造工艺制成的碳纤维复合材料的微观结构、力学性能及热性能。结果表明:AFP工艺制备的复合材料在力学性能和热性能方面表现最佳,具有高度规则的纤维排列和极低的孔隙率,内部结构最为致密和均匀,适用于电动摩托车的车身结构、车轮和悬挂系统等高强度和轻量化要求的部件;RTM工艺制备的复合材料适用于车架和承载部件;模压成型工艺制备的复合材料适用于大批量生产的电池外壳和内部结构件。 展开更多
关键词 碳纤维复合材料 制造工艺 力学性能 热性能
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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：4
18
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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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
19
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
20
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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