硅/天然石墨/沥青炭复合材料的合成及其电化学性能

以纳米硅(Si)、天然石墨(NG)和高软化点沥青为前驱体,通过球磨和裂解制备了具有壳核结构的硅/天然石墨/沥青炭(Si-NG/PC)复合材料。考察了球磨时间、球磨速率和物料比等因素对制备材料的组成、结构及其作为锂离子电池阳极电化学性能的影响。结果表明:最佳球磨速率为300 r/min,最适宜的球磨时间为21 h。所制Si-NG/PC复合材料的循环性能随PC含量的增加而提高,但其比容量却随PC含量的增加迅速降低,PC的最佳质量分数为30%。同时,Si-NG/PC复合材料的比容量随Si含量的增加而增大,为获得好的循环性能,纳米Si质量分数应低于35%。在优化条件下制备的Si-NG/PC复合材料在50个循环中表现出高的比容量和优异的循环性能。

炭黑-石墨烯杂化材料增强天然橡胶复合材料的性能研究

利用炭黑颗粒掺杂石墨烯得到炭黑-石墨烯纳米杂化粒子,经乳液复合制备炭黑-石墨烯/天然橡胶母胶,然后通过密炼制得炭黑-石墨烯/天然橡胶纳米复合材料,研究掺杂体系内炭黑用量对炭黑-石墨烯/天然橡胶复合材料的微观形貌、力学性能、压缩生热性能和耐磨性能的影响。结果表明:炭黑颗粒吸附在石墨烯表面,有效抑制了石墨烯的堆叠,从而减少了大片径多层石墨烯的形成,且随着炭黑用量的增大,石墨烯的裸露区域逐渐减少;当掺杂体系中炭黑/石墨烯用量比为10/1时,石墨烯在橡胶中的分散状态得到明显提升,复合材料的宏观力学性能、压缩生热性能和耐磨性能均明显改善。

短炭纤维/沥青炭复合材料导热系数与石墨化度的关系

采用脉冲激光闪光法和XRD技术,分析了一种短炭纤维增强沥青炭复合材料的导热系数与石墨化度之间的关系,建立了两者之间的定量数学模型,并运用声子导热机制对其机理进行了分析。结果表明,随着石墨化度的升高,石墨微晶尺寸增大、结构渐趋完整,复合材料在平行于层面方向的室温导热系数逐渐升高,导热系数与石墨化度之间关系符合公式:λ=59.18+0.53exp(g/14.80)。

氧化石墨烯对炭黑/天然橡胶复合材料耐疲劳性能的影响

研究氧化石墨烯(GO)对炭黑/天然橡胶复合材料性能的影响。结果表明:加入少量GO,可以明显增强复合材料的填料网络结构,提高物理性能和高撕裂能下的耐疲劳性能;对于经历不同疲劳程度后的复合材料,在疲劳前期GO的加入促进了填料的分散,从而减小复合材料的裂纹扩展速率,提高耐疲劳性能。

炭/炭复合材料浸渍用沥青的性能分析

采用高温粘度计、核磁共振 (13C—NMR)、差热 /热重 (DTG/TG)、光学金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪等观察检测手段 ,对炭 /炭 (C/C)复合材料浸渍用太钢沥青和武钢沥青的软化点、元素组成、族组成、炭组成、流变性、残炭率、炭化所形成焦炭的形貌及可石墨化性等进行了分析 .结果表明 :作为C/C复合材料浸渍法生产的原料 ,在相同处理条件下 ,太钢沥青的软化点、粘度、残炭率比武钢沥青的高 ,但其所形成焦炭的石墨化性能比武钢沥青的稍差 。

炭/炭复合材料航空电刷的制备

分别用厚度为2cm的炭毡和1k炭布(2D)叠层加纵向穿刺作预制体,用软化点为140℃的中温沥青作浸渍剂,经过160℃、0.3MPa浸渍、900℃碳化、2100℃石墨化和460℃、20MPa超高压致密化等工艺的循环处理,制备了纤维体积分数为45%,体积密度为1.85～1.73g·cm-3的炭/炭复合材料航空电刷。其电学性能与优质石墨电刷相当;力学性能和摩擦性能远优于优质石墨电刷,且炭毡作预制体更优于炭布作预制体。

模压制备C/C-SiC复合材料的催化石墨化过程研究

采用短纤维树脂模压+液态聚合物浸渍/裂解+原位反应的工艺制备了C/C-SiC复合材料,对其催化石墨化过程进行初步研究。首先分析"炭硅反应"工艺对石墨化度的影响,发现"炭硅反应"加强了硅对硼的活化作用,使炭材料的石墨化度从87.9%提高到97.3%;对制备样品的形貌分析及成分测试表明,石墨化过程伴随着"炭硅反应",碳化硅在材料内部分布均匀;其次探讨了硼对石墨化的催化作用,C/C-SiC复合材料中硼酚醛树脂炭的质量分数从69.9%降低至46.3%时,石墨化度随之由91.6%降至70.4%;最后研究了硅对石墨化的影响,提出硅硼协同催化石墨化机理,当硅的添加量从0增至6.3%,石墨化度由78.1%提高至90.7%。

不同炭化压力下沥青炭结构特性的研究

将高温煤沥青和浸渍剂沥青在不同压力下炭化,在2500℃下对所得沥青炭进行石墨化处理;测试了所得沥青炭的体积密度、开孔率;利用扫描电子显微镜(SEM)观察了所得沥青炭的显微结构;利用XRD检测了不同炭化压力所得沥青炭石墨化处理后的石墨化度。结果表明:随着炭化压力的增大,沥青炭的体积密度增大而开孔率减小;随着炭化压力的增大沥青炭显微结构有从流线型向镶嵌型和域型转变的趋势;流线型结构沥青炭石墨化度较高;沥青中QI组分也会影响沥青炭的显微结构。

石墨载体对硅/炭复合负极材料性能的影响

研究了人造石墨和天然石墨2种载体对所制备的硅/炭复合负极材料电化性能的影响。结果表明:石墨载体严重影响硅/炭复合材料的首次效率、容量、循环寿命和大电流充放电性能,采用人造石墨载体制备的硅/炭复合负极材料性能明显优于天然石墨。充放电曲线表明,第一个循环由于材料未活化,存在极化,放电电压平台较低;随着循环次数的增加,在活性物质表面形成SEI膜,阻碍锂离子的脱嵌,充放电曲线电压平台差扩大;随着充放电电流密度的加大,极化就越严重,充放电曲线电压平台差就越大。

天然橡胶复合材料制备及力学性能研究

分别以白炭黑、碳纳米管、碳微球及石墨烯为增强剂,对天然橡胶复合材料的制备以及其力学性能进行研究。采用传统机械混炼法将复合材料进行混合,通过平板硫化机进行交联制备天然橡胶复合材料。分别考察不同增强剂的含量对橡胶复合材料力学性能的影响,找到最佳的添加量。分析了不同种增强剂对复合材料力学性能的影响规律,对其增强效果进行对比说明。采用电子万能拉伸测试仪、邵氏硬度计对复合材料的拉伸性能和硬度性能进行分析,结果表明:复合材料的力学性能随着炭微球、碳纳米管和石墨烯含量的增加而增加,随着白炭黑的含量的增加而减少,碳纳米管和石墨烯的增强效果较好。

球磨法制备煤沥青基高性能锂离子电池硅/炭负极材料

以煤沥青基软炭、纳米硅粉和壳聚糖为原料,通过机械球磨、热解制备了硅/炭复合材料,考查了不同原料配比对产品结构性能的影响。当软炭与壳聚糖质量比为4∶1时,Si/MSC/Ch-4展现了优异的储锂性能。在0.1 A·g-1的电流密度下,其首次可逆比容量为690.6 mAh·g-1,首次库伦效率为70.57%。即使在5 A·g-1的电流密度下,其比容量仍高达410 m Ah·g-1。在1 A·g-1的电流密度下循环200圈后其比容量为386 mAh·g-1。在球磨产生的机械力的作用下,软炭片层包覆在硅纳米颗粒表面缓解其体积膨胀并提高复合材料的导电性。壳聚糖衍生碳分散在复合材料体相中,连接硅纳米颗粒和软炭片层,进一步提高复合材料的结构稳定性。

沥青改性与深加工技术

成果简介：沥青（包括石油沥青、煤沥青、天然沥青亦含煤焦油）来源广泛，现已成为道路建筑、房屋建筑、水工建筑、化工建筑、防腐防湿、涂料工业以及炭石墨材料等领域的重要材料和原料。

直接电热加压焙烧电极的研究

在实验室进行了炭电极的电热加压焙烧实验,研究了生石油焦对炭电极制品的影响。发现生石油焦可以作为配料混合物中的一种组份生产高质量的焙烧电极。文中对电热加压焙烧炭电极的优点进行了讨论。

文摘

新的化学计量溴代富勒烯制备及表征[刊,韩]／REEMAMEHROTA,DARSHAN LAL,et al//Carbon Science,2003,4(4):175 系统研究了不同实验条件下溴代富勒烯的合成。

文摘

致密化工艺对针刺无纬布C/C复合材料性能的影响[刊,中]/郑蕊,李艳,嵇阿琳,等//宇航材料工艺,2015,45（2）：52-54 比较了两种不同工艺制备的针刺无纬布C/C复合材料。研究表明,在沥青浸渍/炭化之前对针刺预制体进行CVI预增密处理后,其C/C复合材料轴向拉伸强度提高了234%,层剪强度提高了126%;热扩散率明显升高,轴向线膨胀系数下降,表现出良好的综合性能。