肖瑛阁
,
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
王梦梵
,
李龙
,
高益军
,
孔德玉
,
徐樑华
,
曹维宇
材料热处理学报
采用SAXS和HRTEM方法从倒易空间和实空间分别研究了PAN纤维碳化及石墨化过程中长周期结构及其变化.通过HRTEM测试发现碳纤维中存在由石墨微晶的有序堆砌结构,无序堆砌结构及过渡区形成的层状长周期结构,同时碳纤维的SAXS赤道方向散射曲线中出现肩峰,说明这种长周期结构沿纤维径向堆砌.通过SAXS研究发现,在PAN纤维碳化过程中长周期结构从700℃时开始出现且其尺寸随热处理温度的变化呈先增大后减小的趋势,转折温度区域约为1350℃左右.通过一维相关函数分析,计算了长周期结构中石墨微晶有序堆砌结构尺寸(Lo)、无序堆砌结构尺寸(Ld)、过渡区尺寸(Ltr)随热处理温度的变化:1350℃之前,Lo、Ld趋于增大,而Ltr趋于减小;1350℃之后3个参数均呈减小的趋势.
关键词:
PAN基碳纤维
,
小角X射线散射(SAXS)
,
长周期结构
,
相关函数
,
温度依赖性
王梦梵
,
陈旺
,
苏世州
,
韩旭
,
徐樑华
,
曹维宇
材料工程
doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2015.06.011
采用小角X射线散射(SAXS)方法研究了PAN纤维在炭化及石墨化过程中微孔缺陷结构随热处理温度的变化.由微孔结构散射形成的PAN基碳纤维SAXS散射花样经圆积分处理后为光滑曲线.使用一维散射曲线计算得到微孔结构均方回转半径、相对孔体积、孔隙率、比表面积结构参数随温度的变化规律.结果表明:随热处理温度提高PAN基碳纤维微孔结构变化分为三个阶段:400～700℃微孔体积变化(孔的融合)为主,形态变化为辅;700～1800℃微孔体积变化(孔的分裂与缩小)与形态变化(边缘复杂化)基本同步;而1800～2400℃微孔形态变化为主,体积变化为辅.
关键词:
PAN基碳纤维
,
微孔缺陷结构
,
小角X射线散射(SAXS)
,
温度效应
李常清
,
徐梁华
,
王晓玲
,
刘淑金
,
曹维宇
,
陈宏卓
高分子材料科学与工程
在PAN/DMSO湿法纺丝体系中,改变水洗条件,得到含有不同DMSO含量的聚丙烯腈原丝.通过光学显微镜、X射线衍射、DSC和TG等分析测试手段,研究了残余溶剂二甲基亚砜(DMSO)对PAN纤维结构及热性能的影响.在纤维低温热处理过程中,原丝中痕量DMSO的存在,可以改变纤维的截面形状、破坏纤维的晶态结构,并使纤维的热稳定性降低.
关键词:
聚丙烯腈纤维
,
痕量DMSO
,
结构及热性能
那勃
,
曹维宇
,
孟建华
,
崔建军
贵金属
针对金饰品在佩戴过程中形成白色斑点的问题进行了研究.将金片浸泡到不同浓度的汞离子溶液中,实验结果表明,单纯的汞离子无法令黄金变白;在加入还原剂,且汞离子达到一定浓度条件下,金片出现明显变色现象;研究了汞离子浓度和金片变白程度的关系.
关键词:
金属材料
,
金
,
汞
,
变白
,
还原
肖瑛阁
,
徐樑华
,
武帅
,
袁俊崧
,
曹维宇
高分子材料科学与工程
采用小角X射线散射方法,通过模型计算将散射信号中聚丙烯腈(PAN)原丝长周期结构与微孔结构信息有效分离,建立了用小角X射线散射(SAXS)研究PAN纤维聚集态结构长周期特征结构的方法.通过对原丝湿法成型过程中的长周期特征结构演变的研究发现,PAN制备过程中凝固阶段纤维形成两相准晶体系,晶区和非晶区交替排列形成长周期结构,通过相关函数分析获得了PAN中准晶区、非晶区以及两相过渡层的统计尺寸信息,并结合广角X射线衍射数据讨论了凝固相分离过程和牵伸外场因素对长周期结构的影响.
关键词:
聚丙烯腈原丝
,
小角X射线散射
,
微孔结构
,
长周期
陈旺
,
焦娜
,
徐樑华
,
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
,
李龙
,
王梦梵
,
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
陈旺
,
王梦梵
,
李大鑫
,
徐樑华
,
曹维宇
材料科学与工程学报
本文通过广角X-射线衍射法(WAXD),激光拉曼光谱法(Raman)研究了聚丙烯腈基碳纤维在高温石墨化过程中石墨化程度对密度的影响.实验结果表明:在石墨化过程的不同温度阶段,碳纤维的密度呈现不同的变化趋势,并且与其石墨化程度随温度变化的规律相似.石墨化程度的不断提高,使得类石墨片层间距d002不断减小,从而造成晶区密度相应地逐渐增大,这是导致碳纤维体密度变化的关键原因.
关键词:
碳纤维
,
密度
,
石墨化度
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
