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分别采用磷酸、氢氧化钠和碳酸氢铵3种电解液对PAN-基碳纤维进行电化学改性处理,研究电解液种类对碳纤维电化学改性效果的影响规律.通过酸碱滴定法、原子力显微镜表征和复合材料界面剪切强度(IFSS)测试,分析纤维表面酸性官能团含量、表面形貌及其复合材料界面强度的变化规律.研究结果表明:采用磷酸和氢氧化钠电解液处理时,纤维表面酸性官能团含量随着电流强度的增加先迅速增大而后逐渐减少,电流强度为0.4 A/g时达到最大值;采用碳酸氢铵电解质时,纤维表面酸性官能团含量随着电流强度的增大先缓慢增大而后迅速减少,电流强度为1.4 A/g时达到最大值.针对纤维表面形貌的AFM分析表明,在磷酸和氢氧化钠电解液中处理时,复合材料的IFSS主要受纤维表面刻蚀作用的影响,而采用碳酸氢铵电解液处理时,复合材料的IFSS主要受纤维表面酸性官能团含量的影响.

关键词: PAN-基碳纤维 , 电化学改性 , 电解液 , 表面改性 , 界面

石墨电极电化学活化工艺与准电容特性

范新庄 , 徐海波 , 芦永红 , 孔祥峰 , 王佳

新型炭材料

通过多种电化学测试技术评价了石墨电极在2.3 mol/L H2 SO4溶液中的电化学活化工艺及其准电容性能。结果表明,活化工艺宜采用恒电流阶跃技术,最佳工艺参数为：阳极电流密度为200 mA·cm-2,阴极电流密度为-120 mA·cm-2,对应活化时间分别为300 s和100 s,循环6次。改性后的石墨电极表面形成了多孔、粗糙的三维活性层,单位面积上具有较高的电容量(2.08 F·cm-2)和良好的倍率特性,可作为一种优异的准电容器材料。

关键词: 石墨电极 , 电化学改性 , 恒电流阶跃 , 循环伏安 , 准电容

H3 PO4溶液中碳纤维表面电化学改性机理研究

曹海琳 , 黄玉东 , 张志谦

航空材料学报 doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2004.03.007

以H3PO4溶液为电解液对碳纤维进行电化学改性处理,通过循环伏安测试,XPS、SEM和XRD分析探讨了H3PO4溶液体系中碳纤维表面电化学改性机理.结果表明:在改性处理初期,纤维表面已有电活性物质发生电化学反应产生新的活性碳原子,此后伴随着水的电解析氧反应纤维表面进一步受到氧化和刻蚀,表面氧元素含量增加,而且各种含氧官能团含量随着改性处理得进行不断变化,其中羧基和酸酐含量明显增加.纤维表面粗糙度增加,沟槽加深加宽,但其本体结构并没有改变,只是表面层微晶尺寸有所减小,晶面间距有所增大.

关键词: 碳纤维 , 电化学改性 , H3PO4 , 机理

镍基合金表面电化学表面改性

张胜寒 , 连佳 , 冯玲

腐蚀与防护

分别在硼酸缓冲溶液（pH=8．4）和0．1mol／LH28O4溶液中对镍基合金600和800进行电化学表面改性；对镍基合金表面氧化膜（改性前和改性后）进行动电位扫描、Mott-Schottky曲线测定以及利用光电流法绘制光电流谱。结果表明，镍基合金在酸性溶液中平带电位发生明显正移，载流子浓度升高，且在同样的电位范围呈现不同的半导体性质；电化学表面改性后，镍基合金生成的表面钝化膜平带电位没有发生明显变化，载流子浓度明显减小，表面钝化膜溶解的速度降低，耐蚀性能得到改善。

关键词: 镍基合金 , 氧化膜 , 光电流 , 电化学改性

电化学改性不锈钢钝化膜的XPS/SERS研究

胡融刚 , 林昌健

中国腐蚀与防护学报

应用X射线光电子能谱(XPS)和表面增强拉曼光谱(SERS)考察18-8不锈钢表面电化学改性钝化膜各层次的化学组成.XPS的结果表明电化学改性处理可使钝化膜老化.膜层中含大量的CrO3,但未检测到CrO42-.在膜的各个层次均发生铬的富集,而在最外层铬的含量并非最大.表明在改性处理过程中,铬优先溶解,部分物种可进入溶液.铁在膜的外层存在Fe(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)两种氧化态,同样有利于非晶态结构的形成.原位SERS测试的结果指明CrO42-主要存在于膜的最表层,进一步探明不锈钢表面电化学改性钝化膜的离子选择特性.

关键词: 电化学改性 , passive film , characterization , XPS , SERS

磷酸盐溶液中碳纤维表面电化学改性

曹海琳 , 黄玉东 , 张志谦 , 孙举涛

复合材料学报 doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2004.03.006

对比研究(NH4)2HPO4和NH4H2PO4两种不同电解质对碳纤维电化学改性效果的影响.通过拉丁方试验,研究了各改性参数对纤维表面改性效果的影响程度,采用XPS、AFM、BET技术对纤维表面化学组成、形貌及其比表面积的变化进行了表征分析.结果表明:以(NH4)2HPO4为电解质处理时改性效果主要受相对电流密度的影响,而以NH4H2PO4为电解质时电解液浓度是最主要的影响因素;在(NH4)2HPO4电解液中,纤维表面氧化刻蚀温和,改性效果显著,层间剪切强度可提高到79.8 MPa,而在NH4H2PO4电解液中,纤维表面受到较强烈氧化刻蚀,本体强度损失较大,复合材料层间剪切强度仅能提高到70.8 MPa.

关键词: (NH4)2HPO4 , NH4H2PO4 , 电化学改性 , 碳纤维

炭纤维三维织物电化学改性效果数值模拟分析

曹海琳 , 张志谦 , 黄玉东 , 李国学

复合材料学报 doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2007.05.024

针对炭纤维三维织物电化学改性处理过程复杂和处理效果难于表征的问题,提出了采用数值模拟的方法进行分析的方案.针对三维织物的结构特点,采用"宏观均匀模型"的基本思想,构建了三维织物电化学改性数学模型.利用该模型对织物改性过程进行数值模拟,形象地描述了织物整体改性条件,直观地评价了织物整体改性效果.同时发现三维织物存在内外处理效果不均一的现象,其根本原因是织物内电解质浓度分布不均一.对此提出了三维织物间歇式电化学改性处理方案,以改善织物内外处理效果的均一性.

关键词: 炭纤维三维织物 , 电化学改性 , 建模 , 数值模拟

有机电解液电化学改性PAN基碳纤维的表面性能

吴波 , 郑帼 , 孙玉 , 崔莹 , 吴炳洋

材料工程 doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2016.09.008

分别采用脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯、三乙醇胺和脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯铵盐3种有机电解液对PAN基碳纤维进行电化学氧化改性,通过化学滴定法、单纤维断裂强度测试和场发射扫描电镜考察改性前后碳纤维表面酸性官能团含量、力学性能及表面形貌的变化规律,得到电化学改性的最佳条件:浓度5％(质量分数)的O3 PNH4乳液为电解液,电流密度为2A/g,恒温50℃电化学氧化2min.针对改性处理后的碳纤维的表面性能,进行X射线光电子能谱和单纤维接触角测试.结果表明:以O3 PNH4为电解液对碳纤维电化学改性,可以在不影响碳纤维力学性能的前提下,增加碳纤维表面的酸性官能团,提高碳纤维的表面能.

关键词: PAN基碳纤维 , 有机电解液 , 电化学改性 , 表面性能 , 酸性官能团

聚丙烯腈基碳纤维电化学改性研究现状与展望

张敏 , 朱波 , 于美杰 , 魏晗兴 , 赵越

材料导报

综合论述了聚丙烯腈基(PAN)碳纤维电化学表面改性处理研究的发展现状,对比分析了碳纤维电化学改性处理法的研究内容及表征手段,指出了存在的问题,并展望了碳纤维表面电化学改性处理的研究前景.在碳纤维改性工艺参数的研究工作中,为了使实验结果有可比性,迫切需要一套标准来规范实验条件及性能表征方法,而为了更好地体现碳纤维复合材料的性能优势,仍需不断探索和研究碳纤维的电化学改性机理.为使复合材料的性能更好地达到应用要求,有必要提出碳纤维表面改性模型及界面理论.

关键词: 碳纤维 , 电化学改性 , 聚丙烯腈