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以AR沥青为原料,利用高压釜在不同恒温条件下制备了炭泡沫,并测定了其孔结构、体积密度、显气孔率、压缩强度、常温热导率以及微晶参数.结果表明:相对于短恒温时间,长恒温时间制得的炭泡沫孔径大(412nm)、显气孔率高(83.82%)、体积密度小(0.34g/cm~3)、压缩强度高(4.92MPa),多孔连通结构更丰富.经过石墨化处理后,石墨泡沫呈现出较高的常温热导率(71.34W/(m·K))和较小的层片间距d_(002)(0.33556nm).石墨泡沫的常温比导热率能达到210(W·(m·K)~(-1)) /(g·cm~(-3)),是铜的5倍,铝的4倍.

关键词: 炭泡沫 , 恒温条件 , 孔结构 , 性能

三维网络碳化硅多孔陶瓷的制备

张志金 , 于晓东 , 王扬卫 , 李凯 , 栾志强

航空材料学报 doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2012.4.011

以中间相沥青添加55％(质量分数,下同)的Si粉混合物为原料,制备了含Si的炭泡沫模板.在高温反应烧结炉中,氩气气氛下1500℃保温1～6h,结合反应烧结工艺制备了碳化硅多孔陶瓷.利用扫描电子显微镜( SEM)和X射线衍射分析仪(XRD)对碳化硅多孔陶瓷的微观形貌、物相组成进行了观察,并对熔融Si与C的反应机理进行了探讨.结果表明:碳化硅多孔陶瓷的微观结构与炭泡沫模板的微观结构一致,烧结温度1500℃下,随着保温时间的延长,多孔陶瓷的弯曲强度先增大后减小,而孔隙率先减小后增大；在保温4h的条件下制备的碳化硅多孔陶瓷主要由β -SiC相组成,最大弯曲强度为26.2MPa,对应的孔隙率为45％.内部熔融的Si与外部熔融的Si同时与C反应生成SiC,最后两者结合在一起形成致密的SiC多孔陶瓷.

关键词: 多孔陶瓷 , 碳化硅 , 炭泡沫 , 反应烧结

CVD PyC对炭泡沫结构及性能的影响

陈峰 , 张红波 , 熊翔 , 闫志巧

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2008.01184

以AR中间相沥青为原料, 采用中间相沥青自发泡法在发泡压力为0.1、3.0MPa, 发泡温度为450℃的条件下制备了两种不同体积密度的炭泡沫CF-1和CF-2. 将CF-1经过10h和70h化学气相沉积热解炭(CVD PyC)处理后得到炭泡沫CF-1-PC1和CF-1-PC2. 测定了炭泡沫的抗压强度和导热系数, 利用SEM和光学显微镜观察了炭泡沫的孔结构, 考察了CVD PyC对炭泡沫结构及性能的影响. 研究结果表明, CVD PyC处理可以增加炭泡沫韧带宽度, 封填孔壁微裂纹; 沥青炭和热解炭之间无明显界面, 结合良好; 经过CVD PyC 处理后得到的CF-1-PC1和CF-1-PC2的体积密度、抗压强度、导热系数分别为: 0.196g·cm^-3、1.89MPa、0.314W·m^-1·K^-1和0.461g·cm^-3、11.93MPa、1.581W·m^-1·K^-1.

关键词: 炭泡沫 , CVD PyC , mesophase pitch , properties

前驱体对炭泡沫孔结构的影响

闵振华 , 曹敏 , 张书 , 王秀丹 , 王永刚

新型炭材料 doi:10.3969/j.issn.1007-8827.2007.01.014

分别以煤沥青、石油中间相沥青和AR沥青为前驱体制备炭泡沫材料.采用GPC测定前驱体分子量,SEM观察所制炭泡沫的孔结构,光学显微镜测量所制炭泡沫的孔径及其分布.结果发现,由于煤焦油沥青不含中间相,且QI含量较高,导致在实验条件下不能直接制备出合格的炭泡沫.以石油中间相沥青和AR沥青为原料均能制备出具有分布均匀开孔结构,且微观各向异性的炭泡沫.由AR沥青制备的炭泡沫呈现平均孔径较小(212 μm)、孔壁较薄、孔径分布较窄(180 μm～300 μm)、开孔率较高、以及韧带排列较规整等特点,表明低QI含量、低分子量且分布较窄的前驱体有利于发泡.

关键词: 前驱体 , 炭泡沫 , SEM , 孔结构

制备条件对炭泡沫结构的影响

曹敏 , 张书 , 王永刚

新型炭材料 doi:10.3969/j.issn.1007-8827.2005.02.007

利用沥青在热解过程中产生挥发性气体自发泡和高压渗氮的原理,以石油中间相沥青为原料,采用高压反应釜制备炭泡沫材料.用SEM和偏光显微镜观察了材料的孔结构,分析了制备条件对炭泡沫结构的影响.结果表明,温度和压力是影响炭泡沫材料结构的重要因素,在实验条件范围内,较高的反应温度和压力有利于制备出较高性能的炭泡沫,其气孔率较高,韧带炭层排布规则.

关键词: 中间相 , 炭泡沫 , 制备 , 结构

CVD PyC对炭泡沫结构及性能的影响

陈峰 , 张红波 , 熊翔 , 闫志巧

无机材料学报 doi:10.3321/j.issn:1000-324X.2008.06.020

以AR中间相沥青为原料,采用中间相沥青自发泡法在发泡压力为0.1、3.0MPa,发泡温度为450℃的条件下制备了两种不同体积密度的炭泡沫CF-1和CF-2.将CF-1经过10h和70h化学气相沉积热解炭(CVDPyC)处理后得到炭泡沫CF-1-PC1和CF-1-PC2.测定了炭泡沫的抗压强度和导热系数,利用SEM和光学显微镜观察了炭泡沫的孔结构,考察了CVD PyC对炭泡沫结构及性能的影响.研究结果表明,CVD PyC处理可以增加炭泡沫韧带宽度,封填孔壁微裂纹;沥青炭和热解炭之间无明显界面,结合良好;经过CVD PyC处理后得到的CF-1-PC1和CF-1-PC2的体积密度、抗压强度、导热系数分别为, 0.196g·cm-3、1.89MPa、0.314W·m-1·K-1和0.461g·cm-3、11.93MPa、1.581W·m-1·K-1.

关键词: 炭泡沫 , 化学气相沉积热解炭 , 中间相沥青 , 性能

煤基炭泡沫孔结构调控

徐国忠 , 金文武 , 曾燮榕 , 邹继兆 , 熊信柏 , 黄麟 , 赵振宁

无机材料学报 doi:10.15541/jim20150628

以肥煤镜质组富集物为前驱体,采用高压渗氮法制备煤基炭泡沫,研究了发泡温度、发泡压力和发泡时间对炭泡沫孔结构的影响.利用SEM观察炭泡沫的孔胞形貌,同时利用Nano Measurer分析软件统计SEM照片孔胞直径分布和孔喉直径分布以及平均孔径.结果表明:微孔塑料成核理论可以定性解释炭泡沫的孔结构变化趋势.发泡温度的升高导致成核密度增加,同时导致气体在胶质体的溶解度降低,不利于孔胞长大.发泡压力的增大导致炭泡沫的孔胞密度增加,临界成核半径降低,同时加剧了热聚合反应,导致胶质体的粘度增大,不利于孔胞长大.发泡时间的延长会使热聚合更加充分,影响胶质体粘度,进而影响孔结构.

关键词: 炭泡沫 , 孔结构 , 成核理论 , 煤

发泡温度对炭泡沫结构及性能的影响

闫志巧 , 陈峰 , 张红波 , 熊翔

功能材料

以AR中间相沥青为原料,采用中间相沥青自发泡法在初始发泡压力为3MPa、发泡温度在390～450℃范围内制备了4种炭泡沫.利用SEM观察了炭泡沫的孔隙结构,并测定了其体积密度、抗压强度和导热系数,考察了发泡温度对炭泡沫结构及性能的影响.结果表明,采用较低的发泡温度(＜430℃)可以消除大的孔隙缺陷;当发泡温度为410℃时,炭泡沫导热系数最高,为0.256W/(m·K).

关键词: 中间相沥青 , 炭泡沫 , 导热系数

以芳基乙炔为前驱体制备高强度炭泡沫

张淑平 , 刘明贤 , 甘礼华 , 吴方锐 , 徐子颉 , 郝志显 , 陈龙武

新型炭材料 doi:10.1016/S1872-5805(09)60012-3

以硫酸为催化剂,芳基乙炔为前驱体,经聚合、正戊烷发泡、炭化获得了高强度炭泡沫.通过选择合适的制备条件,如:发泡剂的用量,催化剂的浓度及用量,以及匀泡剂吐温80的添加量,可以制得孔结构良好、韧带和接点光滑的炭泡沫.芳基乙炔聚合物泡沫炭化后高的残炭率(86%)和良好的孔结构赋予炭泡沫较高的机械强度; 所制炭泡沫的耐压强度达到25.8 Mpa,强度/密度比为43.0 Mpa/(g · cm~(-3)).

关键词: 炭泡沫 , 高耐压强度 , 芳基乙炔