微波熱解CVI工藝製備炭/炭複合材料仿生界面研究

《微波熱解CVI工藝製備炭/炭複合材料仿生界面研究》是依託深圳大學，由鄒繼兆擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：微波熱解CVI工藝製備炭/炭複合材料仿生界面研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：鄒繼兆
• 依託單位：深圳大學

項目摘要

本項目擬在界面的形成過程中，引入貝殼礦物橋結構，強韌化炭/炭複合材料界面，即利用微波誘導表面活性點，在炭纖維表面原位生長氣相炭纖維和熱解炭，形成仿貝殼礦物橋界面結構，發揮炭纖維增強體的高強度性能，提高炭/炭複合材料的綜合性能。系統深入研究微波誘導基體表面活性點的作用機制，進一步探索活性點對氣相炭纖維無催化劑生長的影響規律，實現氣相炭纖維的無催化可控生長；建立仿生微結構的力學模型，確立仿生界面微結構與C/C複合材料的強度和韌性之間的關係，揭示仿生微結構強韌化C/C複合材料界面的機制，為複合材料的仿生設計提供理論依據。

結題摘要

以甲烷和氮氣作為前驅氣體和稀釋氣體，採用微波化學氣相滲透工藝，製備了各種結構納米碳管、納米碳球及氣相生長炭纖維，結合炭/炭複合材料製備工藝，製備了具有不同微觀組織結構的CNTS/C/C複合材料。通過偏光顯微鏡、場發射掃描電子顯微鏡、X射線衍射儀和Raman光譜儀表征了複合材料的結構，研究了不同基體結構與碳基複合材料彎曲性能的關係；通過熱電性能測試儀和雷射熱導儀測試複合材料熱電性能，採用ET9000電輸運性能測量系統對複合材料進行霍爾效應測試。結果表明，微波加熱特點所導致的快熱快冷的生長環境促使了碳纖維的無催化生長；彎曲實驗發現，CNTs的加入能夠提高C/C複合材料的彎曲強度，呈現由假塑形破壞向脆性斷裂方式轉變。且隨著CNTs含量的增加，複合材料的彎曲強度有著先增大後減小的趨勢，當CNTs含量為2.3%時，材料具有最大的彎曲強度；炭/炭複合材料具有正的熱電效應，且複合材料的熱電性能與熱解炭的取向性有很大的關係：從各向同性、低織構、中織構到高織構，材料的Seebeck係數、電導率和熱導率逐漸增加，同時織構化的增強對載流子的影響大於對聲子的影響，進而使熱電優值ZT隨著織構化的增強逐漸增大。