陶瓷纤维复合材料的应用研究进展

陶瓷纤维复合材料是当今科技的研究热点。陶瓷纤维复合材料具有良好的特性,可用于航空航天、汽车、建筑、体育和生物医学等多个领域。陶瓷复合材料显示出非凡的结构和机械特性,如高强度质量比、耐化学性、防火、耐腐蚀和耐磨损。在此,概述了陶瓷复合材料的分类、制造和应用,重点介绍了陶瓷纤维复合材料在高温绝热保温、污水处理、高温烟气过滤、吸声领域中的应用,最后对陶瓷纤维及其复合材料未来发展方向进行了展望。

陶瓷纤维制备技术的研究进展

综述了石英纤维、碳化硅纤维、氮化硅纤维、氮化硼纤维、氧化铝纤维、莫来石纤维、硅酸铝纤维等不同种类陶瓷纤维的制备技术研究现状和技术难点。石英纤维主要采用溶胶-凝胶法制备,需要纤维表面引入氮化硼涂层改善其界面析晶行为;碳化硅纤维主要采用前驱体转化法和活性炭转化法制备,需进行表面涂层增强其性能;氮化硅纤维主要采用溶胶-凝胶法和碳热还原氮化法制备;氮化硼纤维主要采用无机转化法和有机前驱体法制备;溶胶-凝胶法是氧化铝、莫来石和硅酸铝纤维的主要制备方法。未来国内陶瓷纤维研究应进一步提高纤维性能、开发新品种、提高制备技术水平、加强应用研究和拓展应用领域。

陶瓷纤维海绵的三维组装方法

陶瓷纤维海绵具有密度低、比表面积高、孔隙率高、热稳定性好、隔热性能优异等特点,有望成为隔热、阻燃、吸水、能量转换等领域极具发展前景的商业陶瓷材料。本文总结了三维静电纺丝、气流纺丝和离心纺丝等直接组装方法,综述了直接纺丝法制备陶瓷纤维海绵的研究进展,分析了陶瓷纤维海绵面临生产效率较低的问题,最后提出陶瓷纤维海绵未来发展方向为:(1)提高生产效率、降低生产成本、批量生产形状可控的陶瓷纤维海绵;(2)提高高温隔热性能,促进陶瓷纤维海绵在防隔热领域的应用;(3)提升结构稳定性,制备具有高弹性、柔韧性以及抗疲劳性的陶瓷纤维海绵;(4)研发具有光、电磁等特殊功能的陶瓷纤维海绵材料,扩大陶瓷纤维海绵的应用范围。

陶瓷纤维及其编织结构在航空航天密封材料上的应用

总结陶瓷纤维的分类、性能及其编织结构在航空航天密封材料上的应用。详细介绍了氧化物陶瓷纤维、非氧化物陶瓷纤维和陶瓷纤维增强陶瓷基复合材料的性能特点及研究现状。指出:用于陶瓷基复合材料的增强体主要有二维铺层缝合、碳布穿刺、2.5D编织和三维编织等。认为:破解编织结构陶瓷基复合材料发展和应用瓶颈,需加强陶瓷纤维低损耗、低损伤方面的研究,开发适应发动机复杂构件成形的新工艺和新结构,并优化陶瓷基复合材料复合工艺。

莫来石晶须/陶瓷纤维增强堇青石质隔热材料

基于改善高温工业使用的堇青石质隔热材料强度较低的问题,以蓝晶石、黏土、氧化镁粉为原料,以小麦淀粉为造孔剂和固化剂,引入适量的硅酸铝陶瓷纤维和MoO_(3),通过MoO_(3)催化莫来石晶须在陶瓷纤维表面的原位形成,制备了具有莫来石晶须/陶瓷纤维互锁多级结构增强的堇青石质隔热材料。研究了硅酸铝陶瓷纤维在MoO_(3)的作用下于不同温度(1200、1250、1300和1350℃)热处理后对材料显微结构、常温力学性能和热导率的影响。结果表明:在MoO_(3)的作用下,莫来石晶须在硅酸铝纤维表面生长,基本呈现垂直趋势,部分穿插于发育良好的堇青石晶粒中;随着热处理温度的升高,硅酸铝陶瓷纤维表面的莫来石晶须由短棒状转变为细长针状,且长径比逐渐增大;这种具有纤维/晶须多级结构的堇青石质材料,其力学性能得以提高的同时热导率也降低,其中1350℃热处理后试样的性能最佳。

陶瓷纤维催化滤管再生探索与失活原因分析

为了考察陶瓷纤维催化滤管失活原因并进行再生效果探索,分别采用乙二胺四甲叉磷酸钠(EDTMPS)、羟基乙叉二膦酸(HEDP)和氨基三亚甲基膦酸(ATMP)配置的清洗剂清洗失活的陶瓷纤维催化滤管,并对新鲜样、失活样和各清洗后的样品进行脱硝性能、显气孔率、XRF、XRD、BET和SEM等测试分析。结果表明,清洗后的样品在(250~400)℃时脱硝性能得到明显恢复,清洗后降低了失活催化滤管中的K、Na和Ca元素含量,清除了大部分表面覆盖和浸入纤维毛细孔道内的粉尘,减弱了板结现象,纤维上催化剂形貌得到恢复,但深层的覆盖和堵塞现象恢复程度不是很理想,其中HEDP配置的清洗剂效果最佳。若要进一步提升催化滤管的脱硝性能,需要补充催化剂。

层布式陶瓷纤维混凝土抗弯冲击性能分析

随着建筑和结构工程领域对高性能材料的不断需求,陶瓷纤维混凝土作为一种复合材料近年来备受关注,其独特的性能如高强度、抗腐蚀性和轻质化,使其成为替代传统混凝土的有力候选。特别是在抗弯和冲击方面,陶瓷纤维混凝土的应用潜力引起了广泛关注。本文旨在分析层布式陶瓷纤维混凝土的抗弯和冲击性能,期望为该材料在结构工程中的应用提供更为详尽的性能评估,为设计和施工提供科学依据。

陶瓷纤维分散性能的研究

提出了一种新的表征陶瓷纤维分散性的方法—以搅拌后料浆中产生陶瓷纤维球的质量比来表征纤维的分散效果,可以快速有效地对纤维的分散效果进行评价。使用机械搅拌对陶瓷纤维进行分散,探讨了搅拌工艺对陶瓷纤维分散性能的影响和陶瓷纤维成球的规律。加入羟丙基甲基纤维素,聚丙烯酰胺等分散剂,研究了不同分散剂的分散效果和机理。实验发现,搅拌不仅对陶瓷纤维有剪切、分散作用,还具有聚集成球的作用。当速度达到400rpm时成球化作用最明显,此时纤维最难分散。随着搅拌时间的增大,陶瓷纤维成球率先变大再减少最后达到一个动态平衡。此后增大搅拌时间对陶瓷纤维的分散并无效果。加入羟丙基甲基纤维素能大大降低陶瓷纤维的聚集现象;加入PAM的纤维料浆具有良好的分散性,当加入量为0.4%时,成球率几乎为0,此时陶瓷纤维分散良好。

无机胶黏剂在陶瓷纤维纸中的应用

陶瓷纤维纸耐火性能良好,被广泛用作各种耐高温、隔热材料。本研究应用不同的工艺,探讨不同种类无机胶黏剂及其组合对陶瓷纤维纸强度和热力学特性的影响。

陶瓷纤维模块在工业炉的应用与实践

陶瓷纤维是目前应用最广泛的工业炉窑炉衬材料,纤维模块可加工成各种异形产品。它具有导热率低、密度小、重量轻等优点,使工业炉的发展进入"炉窑轻量化"时代。以冷轧带钢退火炉为例,说明了陶瓷纤维模块炉内衬的应用以及安装方法,并对模块化内衬和层铺毯式内衬的炉壁温度进行对比分析。陶瓷纤维模块应该成为炉窑设计或旧的炉窑改造的首选设计方案。

PLZT陶瓷纤维/环氧树脂1-3复合材料的制备和性能研究

以乙酸铅、乙酸镧、乙酸氧锆和钛酸丁酯为原料,用溶胶-凝胶法制备了掺镧锆钛酸铅(PLZT)凝胶纤维.该纤维经热解、烧结后成为直径约25μm的陶瓷纤维.陶瓷纤维的表面和断面形貌的电子扫描图象表明,该陶瓷纤维均匀致密.用阿基米德法测得陶瓷纤维的密度为:7.78×103kg/m3.对于直径为4.4mm、厚度为43μm、陶瓷含量为70％的PLZT陶瓷纤维/环氧树脂1-3复合材料压电片,测得其压电常数d33、机电转换常数kt分别为:410pC/N和0.631.

SiC(Al)陶瓷纤维先驱体聚铝碳硅烷的合成与表征

利用聚二甲基硅烷(PDMS)热解聚合的液相产物聚硅碳硅烷(PSCS)与乙酰丙酮铝(Al(AcAc)3)反应制备了SiC(Al)陶瓷纤维的先驱体聚铝碳硅烷(PACS)。选用PSCS为原料消除了Al(AcAc)3在合成反应过程中出现的升华现象。合成的PACS化学式为:SiC2.0H7.6O0.13Al0.018,数均分子量Mn=2265。研究反应过程发现PSCS发生裂解重排反应,Si-H键在反应中显示出巨大的活性,反应时伴随有乙酰丙酮气相副产物产生。反应机理研究表明,PACS分子量的增加是PSCS形成的Si-H键与Al(AcAc)3的配位基发生交联反应形成Si-Al键的结果。

γ-Al_2O_3纳米粉对氧化铝、碳化硅陶瓷纤维烧结特性的影响

研究了纳米 γ- Al2 O3添加剂对氧化铝、碳化硅陶瓷纤维烧结特性和显微结构的影响。实验结果表明 ,在纤维挤压成形过程中 ,纳米 γ- Al2 O3粉填充到微米氧化铝粉的孔隙之中 ,提高了纤维的素坯密度 ,当添加剂含量为40 %时 ,纤维的素坯相对密度达到最大值。纳米 γ- Al2 O3可以促进氧化铝和碳化硅纤维的烧结 ,同时降低纤维的烧结温度 ,提高纤维的密度。

陶瓷纤维刚性隔热瓦研究进展

陶瓷纤维刚性隔热瓦具有轻质、耐高温和低热导率等优点,是目前美国航天飞机最主要的热防护材料之一。介绍了陶瓷纤维刚性隔热瓦的制备方法,详细叙述了美国三代刚性隔热瓦在制备工艺和性能方面的研究进展,总结了国内刚性隔热瓦的研究现状,并展望了刚性隔热瓦的发展趋势。

SiC陶瓷纤维高聚物先驱体的研究进展

先驱体转换法是迄今为止高性能SiC陶瓷纤维最为成功的一种工业化方法,而高聚物先驱体的结构与性能则是该法的关键。本文主要综述了国内外SiC陶瓷纤维高聚物先驱体分子设计方面的研究动态及最近的发展趋势。

陶瓷纤维混凝土的抗冲击性能试验研究

采用100分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置,研究了不同纤维掺量(体积分数,下同)的陶瓷纤维混凝土(CRFRC)冲击压缩特性.采用厚度为1mm,不同直径的H62黄铜波形整形器对入射波进行整形,确保了试验过程中的应力均匀性,实现了恒应变率加载.结果表明:随着纤维掺量的增加,CRFRC的峰值应力和峰值应变明显增加,应力应变曲线下降段由缓变陡;冲击压缩强度和能量吸收特性较素混凝土显著提高,当应变率为(74±2)s-1时,纤维掺量为0.3%的CRFRC能量吸收率明显高于素混凝土.另外,拟合了动态强度增长因子随应变率对数变化的关系式.

影响SiC陶瓷纤维力学性能的因素评价

在SiC陶瓷纤维整个制备工艺过程中 ,影响因素繁多而且交叉作用 ,每个因素的变化都对SiC纤维的力学性能产生很大影响。本文以先驱体转化法为例 ,针对SiC陶瓷纤维整个制备工艺过程中的四个阶段 。

溶胶凝胶法制备纳米结构氧化铝陶瓷纤维

以乳酸和硝酸铝为原料 ,采用溶胶 凝胶法制备了纳米结构氧化铝陶瓷纤维 ,纤维直径可在 1μm以下 ,组成此纤维的晶粒小于 10 0nm。考察了纤维前驱体可纺性的影响因素和前驱体纤维热分解过程 ,初步得到了制备纳米结构氧化铝纤维的工艺条件。通过SEM、XRD和FTIR研究了纤维前驱体及热处理产物的表面形貌、物相组成和结构。实验表明采用溶胶 凝胶法可以制备连续、均匀的致密纳米结构氧化铝陶瓷纤维。

氮化硼陶瓷纤维的合成研究进展

综述了近十几年来BN陶瓷纤维的合成方法,主要介绍了由有机先驱体制备BN陶瓷纤维的合成工艺路线,分别阐述了非氧先驱体法和含氧先驱体法,并简要介绍了各类方法制得的纤维的性能。

陶瓷纤维复合微滤膜制备工艺及性能表征

主要描述了陶瓷纤维复合微滤膜的制备工艺及性能表征,其中主要包括陶瓷纤维的选择、可控长径比的陶瓷纤维制备及分散工艺、陶瓷纤维膜支撑体的制备、膜组分配方及各组分配比对材料性能的影响、陶瓷纤维膜的真空抽滤成型工艺及各工艺参数对膜材料性能的影响等。