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西北工业大学李铁虎教授丨碳碳复合材料用基体沥青的改性研究

日期:2022-09-20 02:20:44 来源:爱游戏注册平台 作者:爱游戏全站app下载

  目前,碳/碳复合材料的基体碳主要通过CVI工艺和浸渍、碳化(含碳化合物高的液态有机物质)等工艺制备。通过CVI工艺所获得的基体碳为

  由CVI工艺原理可知,通过气相分解或反应生成的固态物质一般在某固定基体上成核并生长。在碳/碳复合材料的制备过程中,获取沉积碳的前驱气体主要有甲烷、丙烷、丙烯等碳氢化合物及天然气等。PS:金博股份使用的前驱气体主要是天然气(甲烷)。

  树脂碳和沥青碳均是纤维预成型体经过浸渍树脂或者沥青等浸溃剂后,采用固化和碳化处理获得的基体碳。碳/碳复合材料基体碳选择树脂或者沥青碳时,一般要考虑以下几点:

  常用的浸渍剂有煤焦油沥青和酚醛树脂,这两种浸渍剂的碳化率一般为50% - 60%。也有很多树脂的碳化率可达65% ~ 85%,如双酚树脂、聚苯撑和聚苯并咪唑等,但是这些树脂因为成本高而较少应用。

  碳基体在碳/碳复合材料的组成中占有很大的比重,因此碳基体的种类和结构状态往往对碳/碳复合材料的各项性能有显著的影响,而碳基体的可设计性可进一步为碳/碳复合材料不同性能的提高提供了各种可能。例如要获得高弯曲强度的碳/碳复合材料,可以选择制备RL层和ISO层组合的碳基体,如果要获得具有较高断裂韧性的碳/碳复合材料,则需要制备以SL层和RL层为主的碳基体。一般来说,热解碳基碳/碳复合材料的力学性能优于树脂碳基碳/碳复合材料,而沥青碳基碳/碳复合材料则由于沥青碳层片微裂纹而更有利于发挥纤维增强效应和提高层间剪切强度。

  为了更好地了解碳/碳复合材料用基体沥青的改性研究,2021年12月13-15日在上海举行的“Carbontech第二届碳/碳复合材料论坛” 特邀 西北工业大学李铁虎教授 莅临本次大会,分享《碳/碳复合材料用基体沥青的改性研究》主题报告。

  本主题报告研究改性沥青及其碳/碳复合材料的工艺理论,不仅使采用改性沥青为基体的碳材料高温抗氧化性得到大幅度提高,而且使其力学性能也得到了显著提高;提出了“多次抽气”工艺技术,并对低压浸渍工艺进行改进,避免了高压浸渍工艺操作带来的复杂性及危险性,可在常规设备上制备出高性能、低成本的改性沥青基碳/碳复合材料;特别是提出了改性沥青基碳/碳复合材料的工艺理论、氧化三段论,在“束间和束内浸渍增密”过程中,首次建立了沥青浸渍效率的参数方程,形成了新的浸渍增密法则,并通过实验验证了该法则的合理性与可靠性。

  李铁虎,西北工业大学材料学院教授、博士生导师。国务院学位委员会学科评议组成员、教育部教学指导委员会委员、国家石墨烯产品质量监督检测中心学术委员会委员、陕西省石墨烯新型炭材料工程实验室主任、《炭素技术》副主编、《新型炭材料》编委、《炭素》编委、《煤炭转化》编委、《交通运输工程学报》编委。多年来一直从事航空航天用炭—石墨材料的教学与研究工作,先后完成和在研国家及军队炭材料领域课题30余项,获省部级科技成果一、二、三等奖4项,获国家教学成果一等奖及省部级教学成果特等奖各1项,发表论文300余篇,包括在Nature-Electronics、Nature-Communication等期刊上发表论文6篇,ESI高被引论文18篇(次),研究成果已在多家企业获得应用。

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