刘娜
,
余吕强
,
陈晓红
,
廖丽芳
,
周继升
,
马兆昆
,
宋怀河
新型炭材料
doi:10.1016/S1872-5805(16)60016-1
将三嵌段共聚物P123既充当结构导向剂又作为碳源,通过硫酸处理,并采用直接炭化硅/P123复合材料的方法制备出棒状有序介孔炭,避免了传统硬模板法中需要除去昂贵的表面活性剂与反复浸渍的过程.通过改变合成参数,制备出不同长度的、从一微米到几十微米变化的棒状有序介孔炭材料.采用SEM,HR-TEM,XRD与N2吸脱附等对有序介孔炭材料的形态、结构以及孔特点进行表征,并将其作为双电层电容器的电极材料进行电化学测试,以期关联形貌、结构(尤其是棒长度)与其电化学性能的关系.结果表明在这些炭材料中,最长的介孔炭具有最高的比容量170 F/g.在2 000 mA/g电流密度下,具有双孔径的介孔炭表现出最高的容量保持率(92％).
关键词:
有序介孔炭
,
棒状
,
模板
,
三嵌段共聚物
,
超级电容器
刘杰
,
张月义
,
马兆昆
,
梁节英
高分子材料科学与工程
借用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、元素分析（EA）、X射线衍射（XRD）和示差扫描量热分析（DSC）等手段,对比研究了热氧稳定化过程中250℃下时间效应与两种聚丙烯腈（PAN）共聚纤维及其炭纤维结构和性能之间的关联。研究结果表明,PAN纤维在250℃温区内停留超过9min时,最终热氧稳定化纤维的环化度（RCI）、体密度和芳构化指数（AI）的增加速率开始变小;炭纤维的孔含量（Vp）值与内部微晶的d002值开始增大,微晶排列的规整程度变差,缺陷增多,拉伸强度开始降低。
关键词:
聚丙烯腈
,
热氧稳定化
,
炭纤维
,
时间
,
孔含量
马兆昆
,
刘杰
功能材料
通过对比各种碳纤维表面含氧官能团对反硝化菌的固着化实验,研究了碳纤维表面含氧官能团对反硝化菌固着化的影响.实验结果表明反硝化菌在PAN基碳纤维上的平均挂膜厚度明显高于沥青基和粘胶基碳纤维,碳纤维上适量的表面官能团有助于较多、较牢固地固着反硝化菌.对3种改性PAN基碳纤维C1s的XPS谱图分析得出表面含氧官能团OCO对反硝化菌的挂膜影响最大.当表面含氧官能团OCO中碳原子占碳纤维表面碳原子总量的3%左右时反硝化菌挂膜较佳.经过比较表明PAN基高强度碳纤维是一种生物相容性较好,可长期循环使用及性能优异的反硝化菌固着化载体.
关键词:
碳纤维
,
表面含氧官能团
,
反硝化生物膜
,
固着
马兆昆
,
刘杰
材料研究学报
PAN基碳纤维的表面含氧官能团种类与数量对固着在碳纤维表面的兼性反硝化菌平均生物膜厚度有显著作用，含氧官能团过多或过少都会影响碳纤维表面反硝化菌的固着。通过对碳纤维的处理获得适量的表面含氧官能团与平衡含水率可有效改善碳纤维表面兼性反硝化菌的固着化行为，有助于使碳纤维表面的反硝化生物膜附着量达到最大值。处于同一水平平衡含水率的碳纤维比有机高分子载体对厌氧甲烷菌的固着能力强；同时，随着表面N、O元素含量增加和平衡含水率增高，碳纤维载体对厌氧甲烷菌的固着能力越来越弱。实验表明高温空气氧化的PAN基高强度碳纤维是一种生物相容性好、固着化程度高、再生能力强、耐微生物分解及化学腐蚀的优异反硝化菌新型固着化载体，而未经表面处理的PAN基高强度碳纤维则是厌氧甲烷菌的优异固着化载体。
关键词:
无机非金属材料
,
carbon fiber(CF)
,
surface functional groups
,
biofilm
马兆昆
,
史景利
,
刘朗
,
宋进仁
,
郭全贵
,
翟更太
新型炭材料
doi:10.3969/j.issn.1007-8827.2005.03.006
以中间相沥青为原料,通过带形截面喷丝板进行熔融纺丝,对所获中间相沥青纤维进行适度氧化处理,而后通过热压工艺将氧化中间相沥青纤维进行无黏结自烧结成型,并借助红外分析和扫描电镜等手段研究了不同最终氧化温度对带状沥青纤维的官能团变化与由其自烧结制备高导热炭材料的成型性及性能影响.结果表明:经260 ℃不熔化处理的中间相沥青纤维热压成型,能获得具有高密度、高抗弯强度和高传导性的新型炭材料,所制备材料的密度高达2.16 g/cm3,抗弯强度达到125.9 MPa,电阻率和热导率分别达到0.56 μΩm和830 W/(m·K).
关键词:
中间相沥青纤维
,
不熔化
,
自黏结成型
,
传导性
刘杰
,
李佳
,
王雷
,
马兆昆
,
梁节英
新型炭材料
借助红外测试(FT-IR)、元素分析(EA)、扫描量热分析(DSC)和扫描电子显微镜(SEM)系统研究了五种聚丙烯腈(PAN)纤维在预氧化过程中纤维皮芯结构的变化、差异、规律及其与热化学反应、结构变化的关联.结果表明:预氧化过程巾PAN纤维皮芯比的变化与纤维组成、结构和致密性等化学与物理性质密切相关.在一定预氧化条件下,皮芯比的变化与纤维热化学反应特性的差异、直径收缩率和密度的变化存在良好的对应关系.最终预氧化纤维的皮芯比与炭纤维的力学性能密切相关.
关键词:
炭纤维
,
聚丙烯腈(PAN)
,
预氧化
,
皮芯结构
马兆昆
,
史景利
,
刘朗
,
郭全贵
,
翟更太
宇航材料工艺
doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2006.05.009
利用中间相沥青纤维的自粘结性和沥青大分子沿纤维轴高度择优取向的特点,通过热压方法制备高导热块体碳材料.在纺丝和氧化条件不变的情况下,主要考察了中间相沥青的熔融纺丝温度对纤维性能和目标材料性能的影响.结果显示:(1)熔融纺丝温度越高,中间相沥青纤维的直径越大;(2)在合适的纺丝温度下所得的纤维经氧化后热压制得材料具有较高的弯曲强度、密度、热导率以及较低的电阻率.选取纺丝温度为308℃,所纺中间相纤维直径为20μm,氧化后经热压所得材料的密度、弯曲强度、热导率和电阻率分别为2.02g/cm3、128.7 MPa、597W/(m·K)和1.25μΩ·m.
关键词:
中间相沥青纤维
,
自粘结
,
熔融纺丝温度
,
高导热
李昂
,
马兆昆
,
宋怀河
,
卢亢
,
刘占军
,
郭全贵
新型炭材料
以聚酰亚胺( PI)纤维为前驱体,经800~2800益连续高温处理,制备出不同性能的聚酰亚胺基炭(石墨)纤维。采用元素分析、SEM、HRˉTEM、Raman、纤维强力仪、电阻率仪等分析手段研究热处理温度对炭纤维( CF)元素含量、结构形貌、力学性能、传导性能等方面的影响。结果表明,随着热处理温度的升高,聚酰亚胺基炭纤维中碳含量从78.97%(800益)提高到99.72%(2800益),非碳原子含量降低；聚酰亚胺基炭纤维表面缺陷数目增加且尺寸增大。同时,纤维的微观结构也从二维乱层石墨结构向有序的三维层状结构发展,表现为石墨化程度的提高及石墨微晶尺寸的增大；炭纤维拉伸强度先增加后降低,最大拉伸强度924.4 MPa,断裂伸长率降低,电阻率减小,热导率增加,2800益石墨化处理后纤维热导率为228.4 W·m-1·K-1,是800益处理后的50.4倍。
关键词:
PI基炭纤维
,
石墨化程度
,
热处理温度
,
传导性能
马兆昆
,
刘杰
材料研究学报
doi:10.3321/j.issn:1005-3093.2004.01.010
聚丙烯腈(PAN)基碳纤维表面含氧官能团的种类和数量对固着在碳纤维表面的兼性反硝化菌平均生物膜的厚度有显著的作用,含氧官能团的数量过多或过少都影响碳纤维表面反硝化菌的固着通过对碳纤维的处理获得适量的表面含氧官能团和平衡含水率,可有效地改善碳纤维表面兼性反硝化菌的固着化行为,有助于使碳纤维表面的反硝化生物膜附着量达到最大值.处于同一水平平衡含水率的碳纤维比有机高分子载体对厌氧甲烷菌的固着能力强;同时,随着表面N、O元素含量的增加,平衡含水率增高,碳纤维载体对厌氧甲烷菌的固着能力减弱.高温空气氧化的PAN基高强度碳纤维是一种生物相容性好、固着化程度高、再生能力强、耐微生物分解和化学腐蚀的优异反硝化菌新型固着化载体,而未经表面处理的PAN基高强度碳纤维则是厌氧甲烷菌优异的固着化载体.
关键词:
无机非金属材料
,
碳纤维
,
表面功能团
,
生物膜
,
固着
