炭素泡沫材料的制备和应用

炭素泡沫材料由于可以制成各向同性的高热传导性材料 ,加之质轻、耐高温、高强度、抗氧化等性能 ,已成为炭素材料研究新热点。本文介绍了炭素泡沫材料的制备方法、结构特征 ,阐述了炭素泡沫材料在航空航天、化工、电子等领域的应用前景 ,探讨了炭素泡沫材料制备和应用的研究重点。

AR沥青的流变性对炭素泡沫材料结构的影响

为探索优质炭素泡沫材料的制备条件，以AR（Aromatic Resin）沥青为原料，高压反应釜自发泡的方法制备泡沫炭基体，然后在1050℃炭化、2500℃石、墨化得到炭素泡沫材料．高温旋转式黏度计测定和评价了AR沥青的流变性能；扫描电镜、偏光显微镜对炭泡沫的孔胞结构进行了表征并与AR沥青的流变性能关联．结果表明，在外加压力为2．0MPa，温度为400～450℃时，AR沥青的黏度较低，对温度的敏感性较小，制得的炭素泡沫材料孔胞分布较窄（380～520μm），孔径较大（462μm），孔壁较薄，开孔较多，韧带排列规整，孔壁微裂纹较少，利于制备低密度、高压缩强度和高热导率的炭素泡沫材料．

表面活性剂对炭素泡沫结构与性能的影响

以十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和Span-40表面活性剂为添加剂,AR沥青为原料,制备炭素泡沫材料,测定了材料的体积密度、显气孔率、压缩强度、常温热导率以及微晶结构参数,研究了添加表面活性剂后AR沥青的流变性能和炭素泡沫材料孔胞结构的变化.结果表明,表面活性剂使炭素泡沫的平均孔径变小,孔径分布趋于均匀,韧带的层片织构排列更为规整、致密.添加SDBS的炭素泡沫,孔壁较薄,开孔率较高,具有较低的体积密度(0.36 g/cm^3)、较高的显气孔率(83.35%)、较小的层片间距d_(002)(0.3366 nm)、较高的常温热导率(55.96 W/m·K)和比热导率(155.44(W/m·K)/(g/cm^3)).添加Span-40对炭素泡沫的体积密度、显气孔率和热导率的影响较小,但是使石墨化度提高,使其具有较高的压缩强度(2.39 MPa).