碳化硅纳米纤维改性C/C复合材料的力学性能

以电镀Ni颗粒为催化剂,采用催化化学气相沉积(CCVD)法,在单向炭纤维(CF)表面原位生长碳化硅纳米纤维(SiCNF),制备出SiCNF/CF共增强毡体。以此共增强毡体为前驱体,化学气相沉积碳后得到密度为1.7g/cm3的SiCNF改性C/C复合材料。复合材料力学性能测试表明,SiCNF改性可使C/C复合材料的抗弯强度、抗压强度和显微硬度明显提高。扫描电子显微镜和偏光显微镜观察表明,SiCNF改性处理改变了C/C复合材料中基体炭的结构,使其成为类似粗糙层(RL)或高织构的结构。

碳化硅纳米纤维的溶胶-凝胶法合成

以酚醛树脂和正硅酸乙酯为碳源和硅源,硝酸镧作为生长助剂,通过溶胶-凝胶和碳热还原制备了碳化硅纳米纤维.采用X射线衍射、扫描电子显微镜和透射电子显微镜对所制备的碳化硅纳米纤维进行表征.结果表明,通过此方法所制备的碳化硅纳米纤维的长度可达100μm以上,直径为40～50nm,反应遵循V-L-S机理.

硅气氛中PAN碳纤维原位生长碳化硅纳米纤维

1500℃下,采用热蒸发硅碎片的方法,在PAN碳纤维上原位生长碳化硅纳米纤维。讨论了碳化硅纳米纤维的气-固生长机理。X射线衍射图谱表明产物中同时存在碳纤维及βSiC相,通过场发射扫描电镜观察产物,发现碳纤维保持原貌,碳化硅纳米纤维为直线状且表面光滑,直径约为100nm,长度约为50μm。利用透射电镜研究了其形貌和微结构,选区电子衍射图表明该碳化硅纳米纤维为单晶。热蒸发法制备碳化硅纳米纤维有望在碳化硅/碳复合材料等领域得到应用。

碳化硅纳米纤维薄膜的制备及表征

通过溶胶-凝胶碳热还原法制备了超长碳化硅纳米纤维(SiCNF),并采用丙酮辅助滚压法制备了新型自支撑SiCNF薄膜。通过X射线衍射、场发射扫描电镜、红外光谱等测试手段,分析了SiCNF的形貌、晶相和成分,表明产物为直径约50nm的超长立方相β-SiCNF。自支撑纳米薄膜作为NF的宏观体材料,在柔性电子器件、复合材料、能源材料、高温过滤、高温催化载体、环境治理、生物工程等领域具有广阔的应用前景。

SiCnf-Cf/Si_(3)N_(4)复合材料的微观结构与吸波性能

以Si_(3)N_(4)陶瓷为基体,分别添加碳纤维(Cf)、SiC纳米纤维(SiCnf)和SiC纳米纤维包覆碳纤维(SiCnf-Cf)作为吸波剂,采用凝胶注模和无压烧结工艺制备Si_(3)N_(4)、Cf/Si_(3)N_(4)、SiCnf/Si_(3)N_(4)和SiCnf-Cf/Si_(3)N_(4)4种Si_(3)N_(4)基复合材料,并对其微观结构、室温和800℃的介电性能和吸波性能进行了对比研究。结果表明:SiCnf有效改善了Cf与Si_(3)N_(4)的高温化学相容性,使得Cf在基体中保存完好并相互连接成导电网络,导致SiCnf-Cf/Si_(3)N_(4)复合材料中电子传导增强和存在多重弛豫现象,在室温和800℃高温下均展现出最高的介电损耗值和最优的吸波性能。室温时,SiCnf-Cf/Si_(3)N_(4)复合材料的最小反射损耗值为-15.2 dB(厚度为2.57 mm),有效吸收带宽(反射率<-10 dB)为1.9 GHz(厚度为2.3 mm);800℃时,最小反射损耗值达到-20.4 dB(厚度为2.0 mm),有效吸收带宽增大到3 GHz(厚度为2.25 mm)。SiCnf-Cf/Si_(3)N_(4)复合材料的主要吸波机制为多重反射和散射、电传导损耗、电子极化和多重弛豫;800℃时,电子热运动加剧使电子极化和传导增强,吸波性能进一步提高。进一步优化SiCnf-Cf/Si_(3)N_(4)复合材料的吸波性能,其有望作为优异的吸波材料应用于高温吸波领域。