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C/SiC复合材料的定量红外热波无损检测

邓晓 , 成来飞 , 梅辉 , 孙磊 , 张立同 , 徐永 , 孟志新 ,

复合材料学报

在C/SiC复合材料板上钻直径和深度不同的盲孔,模拟材料表面下的孔洞缺陷.利用红外热波检测技术对C/SiC缺陷试样盲孔缺陷的孔径和深度做定量检测,并与X射线照相及CT检测结果相比较.结果表明:红外热波检测适合C/SiC复合材料内部缺陷的检测,可同时定量检测C/SiC复合材料中缺陷的大小和深度,并能弥补X射线照相及CT检测的不足.缺陷直径测量误差随着缺陷孔径的增大而减小,随着缺陷深度的增加而增大;缺陷深度测量误差随着缺陷孔径的增大而减小,但在一定范围内随着缺陷深度的增加而减小.红外热波检测C/SiC复合材料孔洞缺陷存在定量测量的下限.

关键词: 陶瓷基复合材料 , 无损检测 , 红外热波检测 , 测量

中间相沥青基活性泡沫炭的制备及其电化学性能研究

景磊 , , 刘辉 , 孙杰 , 谢卫刚 , 迟伟 , 沈曾民

功能材料

以中间相沥青为前驱体,经自挥发发泡法、KOH活化法制备的中间相沥青基活性泡沫炭作为超级电容器电极材料.采用扫描电镜、X射线衍射和低温(77K)N2吸附法对中间相沥青基活性泡沫炭的表面形貌和微观结构进行表征.中间相沥青基活性泡沫炭的比表面积为2700m2/g,总孔孔容为1.487cm3/g.通过恒流充放电、循环伏安和交流阻抗测试,考察了中间相沥青基活性泡沫炭作为超级电容器电极材料的电化学性能.在电流密度为0.02A/g时,中间相沥青基活性泡沫炭的比容量为240.48F/g,能量密度为33.4Wh/kg;在电流密度为5A/g时,比容量为166.68F/g,具有良好的电化学特性.

关键词: 超级电容器 , 中间相沥青基活性泡沫炭 , 电化学性能

石墨烯增强室温硫化硅橡胶复合材料的制备及力学性能

马丹丹 , , 张东东 , 李良昱 , 何青 , 张晶星 , 朱阳阳

高分子材料科学与工程

采用机械共混法制备了石墨烯(GNS)/室温硫化硅橡胶(RTV)复合材料.用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、红外光谱(FT-IR)、拉曼光谱(Raman)和X射线衍射(XRD)对GNS的微观结构以及GNS在RTV硅橡胶基体中的分布情况进行了表征和分析,同时研究了GNS/RTV硅橡胶复合材料的力学性能.结果表明,石墨烯在基体硅橡胶中的分布较均匀,极少出现团聚现象;随着填料石墨烯含量的增加,复合材料的拉伸模量逐渐增大,拉伸强度和断裂伸长率均出现极大值后渐渐减少;当石墨烯的质量分数为0.925%时,复合材料的拉伸强度和断裂伸长率均达最大值,分别为0.8387MPa和195.78%,比纯RTV硅橡胶提高了159.86%和55.32%;此时拉伸模量比纯RTV硅橡胶提高了157.44%.

关键词: 石墨烯 , 室温硫化硅橡胶 , 纳米复合材料 , 力学性能

中间相沥青基活性炭微球/聚苯胺复合材料的制备及其电化学性能研究

景磊 , , 孙杰 , 高云雷 , 谢卫刚 , 沈曾民

功能材料

采用原位聚合法,以过硫酸铵为氧化剂,在比表面积为2945cm2/g的中间相沥青基活性炭微球(AMCMB)表面引发苯胺聚合,制备中间相沥青基活性炭微球/聚苯胺复合材料(AMCMB/PANI)。利用扫描电镜、X射线衍射和傅里叶变换-红外光谱分析,考察其微观结构和表面形貌;通过恒流充放电、循环伏安及交流阻抗测试,研究其在6mol/LKOH溶液中的电化学性能。在电流密度为0.02A/g时,AMCMB/PANI电极的比容量为387.72F/g,与AMCMB电极的比容量相比,提高了57.46%,说明少量聚苯胺的加入可以显著地提高电极材料的比容量;当电流密度增大1000倍时,AMCMB/PANI电极的比容量为157.68F/g,表现出好的大电流充放电能力。

关键词: 超级电容器 , 中间相沥青基活性炭微球 , 聚苯胺 , 原位聚合 , 电化学性能

石墨化处理对碳纳米管结构的影响

卢振明 , , 刘云芳 , 沈曾民

材料热处理学报 doi:10.3969/j.issn.1009-6264.2005.06.003

以苯为碳源、二茂铁为催化剂在竖式炉中用流动法制备出外径为40~80nm,内径20~40nm,长度50~500μm的碳纳米管;并在1800,2500,2800,2900℃温度下分别对其进行高温石墨化处理.X射线衍射(XRD)分析结果显示,随着温度的增加,碳纳米管的微晶层间距减小,片层结构趋向规整,同时石墨微晶沿a轴和c轴长大,有效改善了碳纳米管的微观结构.碳纳米管里层的乱层结构石墨化所需能量由热能提供,整个过程包括非碳原子的排除、多核芳环平面组织结构化、微晶重排、微晶合并与长大;外层的无定型碳主要靠铁的催化作用实现石墨化.

关键词: 碳纳米管 , 石墨化 , XRD

水性膨胀型钢结构防火涂料耐火性能研究

张凡 , , 张磊 , 马晓娜

功能材料

以水性乳液为基体,聚磷酸铵(APP)、三聚氰胺(MEL)、季戊四醇(PER)为膨胀阻燃体系,通过添加可膨胀石墨(EG)和绢云母制备了水性膨胀型钢结构防火涂料;研究了基体拼合、膨胀阻燃体系配比、EG与绢云母配比对钢结构防火涂料性能的影响。结果表明,氯偏乳液与纯丙AC261P乳液质量比为22∶3,APP/MEL/PER的质量比为4∶3∶3,可膨胀石墨和绢云母的质量比为5∶3时,制备的防火涂料受热后形成的炭质层与钢板粘附性好、强度高,膨胀倍率大,持续耐火性能最好,受热4500s后钢板背面温度维持在223℃。

关键词: 防火涂料 , 可膨胀石墨 , 绢云母

石墨烯/环氧树脂复合材料的制备与力学性能

谢卫刚 , , 景磊 , 张凡

高分子材料科学与工程

通过对氧化石墨热膨胀还原并用超声分散制备了石墨烯,并对所得产物进行分析表征。用超声分散和模具浇注成型法制备了石墨烯/环氧树脂纳米复合材料。研究了石墨烯含量对石墨烯/环氧树脂复合材料力学性能和断面形貌的影响,分析了石墨烯对环氧树脂的增强机理。结果表明,随着石墨烯含量的增加,石墨烯/环氧树脂复合材料的拉伸强度及模量先增加后减小;当石墨烯的质量分数为0.1%时,复合材料的拉伸强度达到最大值60.9MPa,比纯环氧树脂提高了16.88%;当石墨烯的质量分数为0.5%时,复合材料的拉伸模量达到最大值2833.3MPa,比纯环氧树脂提高了48.29%。

关键词: 石墨烯 , 环氧树脂 , 复合材料 , 力学性能

螺旋形手征碳纤维的微波介电特性

, 沈曾民

无机材料学报

研究了线圈状和麻花状两种典型螺旋形手征碳纤维以及直线形碳纳米管在8.2-12.4GHz的微波介电特性.螺旋形手征碳纤维通过催化化学气相沉积法制备,直线形碳纳米管用催化裂解浮游法以苯为碳源制备.螺旋形手征碳纤维与石蜡复合体的介电常数的实部(ε′)和虚部(ε″)比直线形碳纳米管与石蜡复合体的小,但线圈状螺旋形碳纤维的介电损耗角正切(tgδ=ε″/ε′)却明显偏大,线圈状和麻花状螺旋形碳纤维的tgδ分别为0.77—0.80和0.47—0.53,直线形碳纳米管的tgδ为0.45-0.77.螺旋形碳纤维与微波作用时的手征特性是导致其tgδ增大的主要原因,螺旋形手征碳纤维对微波的吸收与其自身的形状和尺寸密切相关,所以线圈状螺旋形碳纤维的tgδ比麻花状的大得多,探讨了螺旋形手征碳纤维与微波的作用机理,螺旋形手征碳纤维是一种非常有发展前景的微波吸收材料.

关键词: 螺旋形手征碳纤维 , microwave chirality , microwave permittivity , mi-crowave absorbent

吸波Cf和SiCf的制备及其微波电磁特性

, 沈曾民

宇航材料工艺 doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2001.01.002

探讨了吸波Cf和吸波SiCf的制备方法和微波电磁特性,降低Cf的碳化温度、改变Cf的截面形状和大小、对Cf进行表面改性以及对Cf进行掺杂改性能制备出吸波性能优良的Cf。采用高温处理、对纤维进行表面改性和掺杂异种元素可制备出吸波SiCf。

关键词: 隐身技术 , 吸波纤维 , 碳纤维 , 碳化硅纤维

纳米SiC(N)粉体的制备及其光致发光性能研究

, 焦桓 , 罗发 , 周万城

功能材料

用双反应室激光气相合成纳米粉体装置,以六甲基二硅胺烷((Me3Si)2NH)(Me:CH3)和氨气为原料,用激光诱导气相反应法合成了纳米SiC(N)粉体.采用双反应室结构不仅提高了CO2激光的利用率,而且提高了纳米粉体的产率,合成的SiC(N)粉体的粒径为20~50nm,纳米粉体的分散性好,无严重团聚.研究了纳米SiC(N)粉体的激发光谱和发射光谱,纳米SiC(N)粉体的激发光谱峰的位置为205.4nm,峰的强度为1862 a.u.,发射光谱峰的位置为505.2nm,峰的强度为1499 a.u.,纳米SiC(N)粉体在紫外激发下发出蓝绿色荧光.纳米SiC晶体中与N有关的缺陷是引起蓝绿光发射的主要原因.N原子是浅施主杂质,在SiC晶格中占据了C原子的位置,在外界能量的激发下,N原子最外层电子从激发态跃迁到基态而释放出光子.

关键词: 纳米SiC(N)粉体 , 激光诱导气相合成 , 光致发光 , 发光机理

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