Sn-Zn合金包覆PAN基碳纤维/聚六氟丙烯有机光纤材料的制备

采用Sn-Zn合金包覆聚丙烯腈(PAN)基碳纤维,以聚六氟丙烯为载体制备塑料光纤(POF)皮层材料,并将POF皮层材料与聚苯乙烯光纤芯材进行匹配,研究了材料在力学性能、传输损耗性、光场强度方面的变化。结果表明:Sn-Zn合金表面包覆PAN基碳纤维与聚六氟丙烯结合紧密,作为POF皮层材料的效果良好,在最常见的650 nm波长、100 m内,传输低于100 Mb/s速率数据信息的能力符合要求,光信号基本环绕着光纤芯材传播,没有过多的光信号因为皮层材质的缘故而散失,表明该皮层材料与聚苯乙烯光纤芯材的匹配性较高。

中间相沥青基碳纤维的制备工艺及应用

中间相沥青基碳纤维是以中间相沥青为前驱体,经过熔融纺丝、预氧化、炭化过程制备而来,以其高模量、高导热等优越性能,在航空航天、电工电子等领域有着广泛的应用,作为一种军民两用的高性能材料,具有广阔的发展前景。本文主要介绍了中间相沥青基碳纤维的制备方法、国内外发展现状及应用领域,同时阐明了我国高性能中间相沥青基碳纤维面临的挑战。

食品基碳量子点的制备、生物活性及其在食品包装中的应用研究进展

碳量子点是一种尺寸小于10nm的新型碳纳米材料,因其优异的光学特性受到国内外学者的广泛关注。目前用于合成碳量子点的食品主要来自果蔬及其制品、乳及乳制品、肉及肉制品和水产品及其制品等。一步水热合成法是制备食品基碳量子点最常用的方法。因此,食品基碳量子点相比于化学材料合成的碳量子点具有易于合成、价格低廉、绿色无毒、生物相容性好等优势。并且食品基碳量子点表面通常带有丰富的官能团与杂元素,赋予了碳量子点更优异的抗癌、抗氧化和抗菌等功能活性。目前在生物医学、功能性材料、食品检测等领域广泛应用。近年来,由于食品基碳量子点优异的抗氧化、抗菌和光学活性已被添加到食品包装系统中,增强食品包装紫外屏蔽、抗氧化和抗菌等性能。本文综述了以食品为原料的碳量子点制备方法和原料来源,探讨了食品基碳量子点的优势及其生物活性,以及添加食品基碳量子点的活性包装在果蔬等食品保鲜中的应用,为食品碳量子点的绿色制备及其在活性包装中的应用提供参考和理论依据。

KH-560处理时间对PAN基碳纤维沥青复合材料性能的影响

以硅烷偶联剂KH-560改性的PAN基碳纤维为添加材料,制备了不同KH-560处理时间的PAN基碳纤维沥青复合材料。通过车辙试验、冻融劈裂试验和间接拉伸疲劳试验等研究了KH-560处理时间对沥青复合材料高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性、疲劳性能和吸声性能的影响。结果表明,经过KH-560处理后的PAN基碳纤维表面的粗糙度增加,当KH-560处理时间为2 h时,纤维凹槽较深,与沥青的作用面积增大,纤维在复合材料中形成了致密网状结构,增强了PAN基碳纤维复合材料的稳定性。当KH-560处理时间为2 h时,PAN基碳纤维沥青复合材料的高温性能、低温抗裂性能、水稳定性和疲劳性能均最佳,此时其45和60 min的变形量、破坏劲度模量达到最小值,分别为1.851和2.117 mm、2 201 MPa;动稳定度、劈裂抗拉强度和破坏拉伸应变达到最大值,分别为3 077次/mm、4.6 MPa和3479με。在250~1 000 Hz和1 000~1 600 Hz范围内,当KH-560处理时间为2 h时,沥青复合材料的平均吸声系数均达到最大值,分别为0.116和0.127,较未处理的沥青复合材料分别提高了39.76%和45.98%,吸声降噪性能提升显著。综上可知,KH-560的最佳处理时间为2 h。

高导热沥青基碳纤维复合材料在航天器中的应用现状及展望

随着新一代航天器不断朝着超大型化、微小型化、高效能化方向发展,航天器对轻质高强高模高导热材料的需求日益迫切。相比传统的聚丙烯腈(PAN)基碳纤维,高导热沥青基碳纤维具有超高的热导率、更高的拉伸模量以及更低的热膨胀系数,是实现承载/传热/热尺寸稳定性功能一体化的理想材料,在航天领域得到了重要应用并展现出巨大应用前景。本文介绍了高导热沥青基碳纤维及其复合材料的性能特点、发展现状以及在航天器中的应用现状,重点从航天器热管理结构、热防护结构、高尺寸稳定性结构、多功能结构、电子设备外壳等方面综述了其应用现状,最后对高导热沥青基碳纤维复合材料的发展及应用前景进行了展望。

生物质基碳气凝胶及其在储能器件中应用研究进展

为提高生物质基碳气凝胶的电化学性能,促进其在储能领域的产业化应用,对储能器件领域用生物质基碳气凝胶材料进行了系统评述。首先介绍了目前制备生物质基碳气凝胶的主要方法,即凝胶炭化法、水热炭化法和直接炭化法,并对比分析了3种方法的优缺点。分别总结了3类生物质基碳气凝胶在超级电容器和锂离子电池等储能器件中的最新研究进展,包括未经改性的纯生物质基碳气凝胶以及通过金属掺杂和杂原子掺杂改性的复合生物质基碳气凝胶,并重点阐述了其材料设计和微观结构与电化学性能之间的关系。最后在对研究现状进行深入分析的基础上,展望了生物质基碳气凝胶未来的研究方向和发展前景,指出提高原料利用率、改善整体环保性以及调控结构性能将会成为今后的热点方向,而生物质基碳气凝胶也势必将作为一种新型的绿色电化学能源材料而得到蓬勃发展。

一种PAN基碳纤维助剂投放装置及其投放方法

本发明提出一种PAN基碳纤维助剂投放装置及其投放方法,涉及复合材料技术领域,其中PAN基碳纤维助剂投放装置通过设置存储助剂的储料本体,内部设有定位组件的计量本体,计量本体和储料本体之间设有溢流管,溢流管置于计量本体的管口为溢流管口.

高性能聚丙烯腈基碳纤维原丝的制备工艺研究

原丝的质量与碳纤维品质息息相关,高性能原丝才能制备出高性能碳纤维。采用均相溶液聚合工艺,通过丙烯腈单体与丙烯酸甲酯、衣康酸在二甲基亚砜溶剂中进行三元自由基共聚反应,确定了最佳的聚合工艺参数,合成了纺丝性能较好的纺丝溶液;并对聚丙烯腈基碳纤维原丝的纺丝工艺进行了系统探讨。试验表明,湿法纺丝工艺下,采用一定凝固负牵伸比,适当的热水牵伸倍数,110~140℃梯级干燥致密化工艺,并对纤维进行较高牵伸倍数的蒸汽热牵伸,最终可制备出较高强度和模量的聚丙烯腈基碳纤维原丝。

聚丙烯腈基碳纤维原丝氧元素含量检测影响因素分析

聚丙烯腈基碳纤维原丝中氧元素含量较低,约为1%~2%,含水率约0.6%~1.2%,由于原丝具有易吸水特性,吸入的水分将增加氧元素含量、增加试样质量,影响最终氧元素含量的检测结果。考察了仪器基线、干燥、标准样品称样量对原丝氧元素含量测量结果的影响,结果表明:称样量不宜过高,且应分开质量梯度;为防止基线漂移,建立标线后应尽快进行试样检测;制样前试样应烘干,且需放在铝盒内以防止吸水增加试样质量而引起误差。

沥青基碳纤维制备及应用

随着信息技术的飞速发展和全球工业化水平的不断提升,碳纤维作为一种高性能的新型材料,其在多个重要领域的应用日益广泛。特别是沥青基碳纤维,以其独特的性能和较低的生产成本,成为国家核心战略资源的关键部分。因此,本文深入探讨了沥青基碳纤维在国内外的发展现状、制备方法,及其在各个应用领域中的重要作用与贡献。

氰酸酯基碳纤维复合材料湿膨胀系数试验研究

湿膨胀性能是高尺寸稳定性结构材料的关键性能之一,湿膨胀系数(CME)是度量材料湿膨胀特性的主要指标。但目前针对复合材料的湿膨胀系数尚未形成标准的测量方法。文章针对氰酸酯基碳纤维复合材料的湿膨胀系数测量开展试验研究。首先,对比分析烘干后吸湿法和湿饱和后除湿法两种静态测量方法,结果表明湿饱和后除湿法的测试效率更高。随后,应用湿饱和后除湿法对M55J/氰酸酯和T700/氰酸酯两类碳纤维材料的典型铺层试验件开展湿膨胀系数的测量和分析。试验结果表明:同种材料单向层厚度更薄的试验件具有更低的CME;同种铺层角度和铺层厚度的多向层试验件中,M55J具有更低的CME;采用准各向同性铺层形式[0°/+45°/-45°/90°]_(S)的试验件较([0/+60/-60]_(S))_(2)的具有更低的CME。以上研究可为氰酸酯基碳纤维复合材料的湿膨胀特性研究和尺寸稳定性结构的湿变形分析提供参考。

PAN基碳纤维复合混凝土的制备及氯离子渗透性的影响

以聚丙烯腈(PAN)基碳纤维为无机填料,制备了PAN基碳纤维复合混凝土,研究了PAN基碳纤维掺量对混凝土力学性能、耐磨性能、抗冻性能等的影响。结果表明,PAN基碳纤维的添加加速了水化反应的进行,减少了混凝土结构中的孔隙数量,提高了混凝土的密实度。复合混凝土的抗压强度和抗折强度随PAN基碳纤维掺杂量的增大而先增大后减小,养护28 d,当PAN基碳纤维的掺杂量为0.8%(质量分数)时,抗压强度和抗折强度达到最大值,分别为50.73和5.58 MPa,这是由于PAN基碳纤维的添加使砂浆与集料之间的结合强度增加所致。养护28 d,当PAN基碳纤维的掺杂量为0.8%(质量分数)时,复合混凝土的单位面积磨损量最小为0.95 kg/m^(2),单位面积磨损量降低率最大为55.81%,冻融循环100次时质量损失率最低为1.14%,相对动弹性模量最高达95.03%,复合混凝土的氯离子扩散系数最低为8.1×10^(-8)cm/s,具有优异的抗冻性能和抗氯离子侵蚀能力。

表面修饰强化的碱菀基碳微米管的气敏性能研究

在工业化迅猛发展的今天,环境污染问题日益突出,有毒有害气体的危害与日俱增,给人类的工业生产和日常生活安全带来了极大的威胁。面对这些威胁,为了开发绿色环保、成本低廉以及便于获取的气敏传感材料。采用热解碳化法制备了碱菀基碳微米管(CMTs),然后使用表面活性剂(洗衣粉溶液)对其进行了非共价修饰,对比研究了修饰前后其气敏性能的变化。结果表明:非共价修饰后,CMTs的气敏性能得到了非常显著的增强。这为低成本、高性能气敏传感材料的制备提供了新的路径。

中间相沥青基碳纤维原丝用油剂的研究现状

碳纤维已在众多领域发挥着越来越重要的作用,质量是其应用的保障,碳纤维原丝用油剂则是其中一个极其重要的质量把控点。经过多年的努力,我国中间相沥青基碳纤维已处于工程化开发进程中,因此亟需专用油剂以保障碳纤维产品的性能与质量。对国内外沥青基碳纤维原丝专用油剂的研究情况进行了总结和分析,具体涉及油剂分类、成分及其功能,以及上油工艺等,重点讨论了油剂成分及上油工艺的改进情况,并对我国中间相沥青纤维油剂今后的研发方向进行了探讨,以期为本行业的研究人员提供一定的帮助。

高性能沥青基碳纤维发展现状及制备工艺

碳纤维作为我国关键战略材料的重要一部分,是国家实施重大战略及发展高端装备的重要物质基础,在各个领域应用广泛、作用突出。系统介绍了高性能沥青基碳纤维的国内外发展现状、发展趋势以及制备方法与应用现状,并对未来的发展与即将面对的挑战与机遇进行概述。

CO_(2)在栗子壳基碳材料上的吸附动力学及热力学研究

由栗子壳制备栗子壳碳和栗子壳活性炭进行CO_(2)吸附,对实验数据进行动力学模型与热力学模型拟合,计算得到动力学及热力学参数,探讨栗子壳基碳材料对CO_(2)的吸附机理。结果表明,栗子壳碳和栗子壳活性炭对CO_(2)的吸附符合准一阶动力学模型,298 K下吸附自由能(ΔG)、吸附热(ΔH)和吸附熵(ΔS)均小于0,表明该吸附过程是一个放热的混乱度降低的自发过程,吸附以物理吸附为主,吸附过程主要发生在外表面单分子层。

聚丙烯腈基碳纤维增强结构用桉木单板层积材的研制

用普通桉木单板研究开发高强结构用木质复合材料,解决当前桉木因材性较差难以适应结构用材的需求及普通单板层积材弹性模量与静曲强度指标大多维持在120E~140E的较低水平等问题,开拓新型结构用单板层积材的应用市场。运用复合材料层合板理论、界面结合理论研制聚丙烯腈(PAN)基碳纤维增强结构用单板层积材(SLVL),采用正交试验方法探究产品结构与工艺因素对复合板材各项理化性能的影响,以及分析碳纤维铺设率对力学性能的影响规律。结果表明:PAN基碳纤维增强复合材料效果显著,各理化性能均呈提高的趋势但增幅不一。热压压力对板材浸渍剥离性能和水平剪切强度影响显著,纳米SiO_(2)添加与碳纤维层数及铺设结构对性能有较大影响。各工艺因素对弹性模量和静曲强度的影响趋势及较优水平基本一致,但方差分析显示试验范围各因素变化产生的影响不显著。优化工艺参数为碳纤维层数2层、纳米SiO_(2)2.5%、热压时间1.25 min/mm、热压压力2.0 MPa。为提高材料利用效率并降低成本,碳纤维铺设率的提高有利于SLVL力学性能的提升,铺设率从30%增大到50%时,各项性能的提高幅度较大,继续增至70%时提高幅度有所下降,趋势表明选择适当的铺设率可以达到合理利用与成本控制的目的。

生物质基碳气凝胶光催化剂的制备与性能研究进展

高效利用太阳光是新能源领域的重要研究方向,而光催化是一种利用太阳光在常温常压条件下实现降解污染物、还原二氧化碳等一系列困难反应的技术,具有廉价、环保、可持续等优点。在非均相光催化反应中,为防止固相的光催化剂在液相或气相反应环境中团聚或损失,需适宜的负载材料以保护和固定光催化剂。碳气凝胶由于兼具碳材料的导电性、化学惰性及气凝胶材料的高比表面积等特点,与光催化反应需求相适配,在光催化领域得到广泛研究。生物质基碳气凝胶以生物质材料作为前驱体,相比常规碳气凝胶具有环保、成本低廉、原料来源广泛等优势。总结了生物质基碳气凝胶的特点,并在此基础上讨论生物质基碳气凝胶作为一种新型碳气凝胶的发展现状。最后,通过已有研究证明了其作为光催化剂负载材料的可行性与优势,并对未来生物质基碳气凝胶的研究方向提出建议。目前的生物质基碳气凝胶已开始在吸附重金属、油水分离、柔性电容器、电磁波吸收等多领域发展。而在光催化领域,关于生物质基碳气凝胶负载光催化剂的方法尚处于初期,研究主要集中在生物质原料的选择、光催化剂的负载方法等方面。其中,以纤维素气凝胶制备碳气凝胶和以多孔性植物为前驱体制备碳气凝胶是2个主要研究方向。纤维素气凝胶与其他生物质如蛋白质、淀粉等提取物相比,具有原料来源广泛、含碳量高、更易构造出复杂凝胶网络等优势;而以多孔性植物为前驱体制备碳气凝胶的过程更快捷、简单,且生物质材料的天然复杂结构能成为碳气凝胶的天然模板,其中蕴含的多种P、S等元素也可为后续碳气凝胶的不同开发方向提供天然杂原子支持。截至目前,生物质基负载光催化剂的实际效果已得到验证。未来,生物质基负载光催化剂的研究可在现有成果的基础上,分析不同生物质前驱体的元素组成以及三维孔隙结构对负载的影响,并结合其他得以验证的光催化改性及负载方法。也可尝试充分发挥生物质的特点,如针对性地培育植物作为碳气凝胶的前驱体,以获得更好的碳气凝胶模板。最终,可进一步提高生物质基碳气凝胶负载光催化剂的催化能力、负载能力,并为廉价、环保的光催化系统提供新的解决思路。

国产高强高模PAN基碳纤维预浸料的制备及性能研究

以国产CNI QM55高强高模聚丙烯腈(PAN)基碳纤维、氰酸酯树脂为原料,利用热熔法制备高强高模PAN基碳纤维预浸料,通过纤维面密度、树脂含量、挥发分含量等来评价预浸料的物理性能,结合单向板的微观形貌与层间剪切强度分析单向板的界面结合性能,并对预浸料铺制单向板的力学性能进行表征。结果表明:CNI QM55碳纤维预浸料的纤维面密度为145 g/m^(2),树脂质量分数为35.5%,挥发分质量分数为0.164%,预浸料的物理性能满足复合材料的性能要求;以CNI QM55碳纤维预浸料制备的单向板0°拉伸强度为2 429 MPa, 0°拉伸模量为328.4 GPa,弯曲强度为1 171 MPa,弯曲模量为280 GPa,压缩强度为783 MPa,压缩模量为257 GPa,层间剪切强度为65.2 MPa,具有较好的界面黏接性能和力学性能,可满足加工应用要求。

生物基碳认证研究综述

生物基材料是指以可再生生物质资源为原料,通过物理、化学及生物等方法制造的一类新型材料,其具有绿色、环境友好和原料可再生等特点。生物基产业符合当今社会“碳达峰、碳中和”的战略方针,已逐渐成为引领科技创新与经济发展的战略性新兴产业。近年来,随着生物基产业的迅猛发展,国内外政府与测试认证机构创建了二十余种生物基含量认证计划或标签,旨在为生物基材料的市场流通保驾护航,充分保障化工材料生物基碳含量的真实性、准确性及可追溯性。从创立背景、适用产品范围、认证要求及测试标准等方面,综述了当下行业内认可度较高的生物基认证标签,并指出了生物基产业未来的发展方向。