陈旺
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焦娜
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徐樑华
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曹维宇
宇航材料工艺
利用激光拉曼光谱的方法,研究了国产PAN基碳纤维CCF300在石墨化过程中碳化学结构的变化规律.通过对散射谱图进行分峰分析,根据不同振动峰的归属,提出了sp2结构转化度α,即IG/IG+IC这一表征纤维由碳纤维向石墨材料转变进程的结构参数.结果表明:随着处理温度的不断升高,纤维中的无序碳结构逐渐减少,在1 700℃之前sp3杂化向sp2杂化结构转变的速率较快;在1 700℃之后,转变速率明显变慢,逐步形成了最终石墨纤维的规整六元环结构基础.
关键词:
碳纤维
,
石墨化
,
sp2杂化
,
拉曼光谱
焦娜
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李龙
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王梦梵
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徐樑华
,
曹维宇
高分子材料科学与工程
通过动态机械热分析、声速法和广角X射线衍射法等分析方法研究了聚丙烯腈(PAN)原丝在受热状态下的相转变行为,并比较了不同牵伸倍率下原丝模量和相转变的差异.结果表明,牵伸的增加使得原丝分子链有序排列,导致了其储能及损耗模量的增加;同时,纤维内应力的增加,使处于热力学亚稳态的取向纤维在热场环境下模量的下降幅度较大.热环境下PAN原丝主要发生2个相转变,晶区分子链运动造成的βc相转变(110℃)和无定形区分子链运动引起的α相转变(150℃).牵伸对βc相转变影响不大,但使α相转变所需克服的能垒增加,转变温度向高温方向偏移并逐渐消失.
关键词:
聚丙烯腈原丝
,
相转变
,
模量
,
牵伸
肖瑛阁
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徐樑华
,
焦娜
,
王梦梵
,
曹维宇
宇航材料工艺
采用二维广角X-射线衍射法(WAXD)研究了国产聚丙烯腈基碳纤维在高温处理过程中石墨片层结构的堆叠过程,分析了温度因素对于堆叠结构的影响.实验结果表明,随着热处理温度的升高,碳纤维中的类石墨片层堆叠层数不断增加,结构趋于规整致密,并且在1 900℃后堆叠速率加快.同时,通过元素分析和Raman光谱的研究,解释了堆叠速率提高的原因,随着非碳元素的脱除和碳化学结构向Sp2杂化转变,结构缺陷不断减少,有利于石墨片层的堆叠.
关键词:
碳纤维
,
石墨微晶
,
热处理
焦娜
,
户晓媛
,
孔德玉
,
韩旭
,
徐樑华
,
曹维宇
高分子材料科学与工程
建立了高分子纤维材料的自由状态的二元件弹簧与粘壶的串联粘弹性模型,对解取向的热力学本质及动力学方程进行了推导,用这一模型可以合理诠释解取向过程的粘弹性本质.通过粘弹本构方程的推导,研究了解取向过程中的瞬时应力和收缩应变与温度及时间的函数关系.结果表明,纤维解取向的自发倾向取决于纤维的初始内应力和环境温度,解取向环境的温度越高,时间越长,纤维解取向时的内部瞬时内应力越小,而收缩应变越大,lnσ(t)和ln[-(γ(t))]呈现对时间的一次函数关系.高分子链本身的粘弹特性如相对分子质量、分子链的柔性,以及微观松弛时间等都将影响纤维的解取向行为.
关键词:
解取向
,
粘弹性
,
应力
,
应变
