李志
,
巩前明
,
王野
,
梁吉
,
黄启忠
,
熊翔
,
易茂中
,
黄伯云
新型炭材料
doi:10.3969/j.issn.1007-8827.2007.04.014
采用化学气相沉积(CVD)方法制备了厚度超过4 mm的定向碳纳米管(ACNTs)阵列,并以此为骨架,利用化学气相渗(CVI)工艺制备了新型的定向碳纳米管/炭(ACNT/C)复合材料.利用SEM、PLM、XRD、TGA和Raman光谱对ACNT/C复合材料进行了表征.结果表明:ACNT/C复合材料中的热解炭主要为类粗糙层(RL)结构,而在相同工艺条件下制备的炭/炭(C/C)复合材料的热解炭为典型的光滑层(SL)结构.ACNT/C复合材料晶化程度明显优于相同工艺条件下的C/C复合材料.同时,ACNT/C复合材料在空气中的热失重转变温度比相同工艺条件下制备的C/C复合材料提高了约50 ℃左右.
关键词:
定向碳纳米管
,
复合材料
,
制备
,
表征
李志
,
巩前明
,
王野
,
吴建军
,
梁吉
,
黄启忠
,
熊翔
,
黄伯云
新型炭材料
以CVD法定向碳纳米管(ACNTs)阵列为骨架,利用化学气相渗透(CVI)工艺制备了新型定向碳纳米管/炭(ACNT/C)纳米复合材料.通过偏光金相显微镜(PLM)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、X射线衍射(XRD)和Raman光谱等分析方法对其显微结构和热解炭沉积机理进行了研究.结果表明: 所制ACNT/C纳米复合材料的热解炭结构主要为类粗糙层结构,围绕碳纳米管生长的热解炭石墨层片结构清晰,并且碳纳米管和热解炭之间具有良好的界面结合;而在相同工艺条件下围绕炭纤维生长的热解炭为典型的光滑层结构.这可能是由于在热解炭沉积过程中存在碳纳米管"诱导"沉积过程,即沿着碳纳米管径向的离域化共轭π键和具有类似结构的芳香族大分子通过π-π非共价键作用相结合,并在CNTs纳米尺寸的影响下,芳香族大分子按照"软取向"(Soft epitaxy)围绕碳纳米管生成环形层片状类石墨结构的热解炭.该研究结果有望为热解炭的可控沉积起到一定的借鉴作用.
关键词:
定向碳纳米管
,
炭/炭
,
热解炭
,
纳米复合材料
,
微观结构
李军
,
杨鑫
,
苏哲安
,
薛亮
,
钟平
,
李帅鹏
,
黄启忠
,
刘红卫
中国有色金属学报(英文版)
doi:10.1016/S1003-6326(16)64392-3
通过先驱体浸渍裂解法制备了不同ZrC?SiC含量的C/C?ZrC?SiC复合材料，并研究了不同陶瓷含量对材料显微结构和烧蚀性能的影响。C/C?SiC和C/C?ZrC?SiC复合材料在2300°C的烧蚀火焰下均呈现出优异的抗烧蚀性能。随着ZrC陶瓷含量的增加，在烧蚀过程中形成了连续的氧化膜涂层及固态的Zr?Si?O中间相，并且氧化物薄膜的结构与ZrC?SiC陶瓷的含量密切相关。固态的ZrO2?ZrC和Zr?Si?O中间相可以适当提高SiO2的黏度，从而提升氧化膜的抗剥蚀能力。连续的SiO2?ZrO2?ZrC?SiC层将作为热量和氧气的扩散障碍层，阻止其向材料内部扩散而引起材料的进一步烧蚀。ZrC和SiC含量分别为27.2%和7.56%时，C/C?ZrC?SiC复合材料表现出更好的抗烧蚀性能，其质量烧蚀率和线烧蚀率分别为?3.51 mg/s和?1.88μm/s。
关键词:
C/C复合材料
,
ZrC
,
SiC
,
烧蚀
,
先驱体浸渍裂解法
谢志勇
,
黄启忠
,
张明瑜
,
苏哲安
,
陈建勋
,
谭瑞轩
,
李建清
材料导报
化学气相渗透(CVI)制备炭/炭复合材料涉及气体扩散和气相沉积2个过程,其工艺控制决定炭纤维坯体的增密速度、热解炭的结构和炭/炭材料的性能.工艺过程的控制主要有4类参数:第一参数包括沉积温度、系统压力、碳源浓度、碳源分压等,第二参数包括均相反应、异相反应和滞留时间等,第三参数为A_s/V_R,也就是沉积基体的表面面积与炉内气体的自由体积之比,以及目前以计算机模拟为主要手段的"第四参数"的研究.在固体表面沉积热解炭的科学研究已经持续了几十年,但至今为止还没有形成一种完善的表面沉积机理,分析了CVI工艺参数发展的趋势,说明了对热解炭微观结构形成机理的认识是一个不断深入的过程.
关键词:
化学气相渗透
,
热解炭
,
微观结构
,
工艺参数
谢志勇
,
张敏
,
金谷英
,
苏哲安
,
张明瑜
,
陈建勋
,
黄启忠
中国有色金属学报
采用干法成型技术制备聚丙烯腈(PAN)基炭纤维纸坯体,将其经树脂浸渍、热压、炭化、石墨化处理后制备成轻量化炭纤维纸.利用扫描电子显微镜(SEM)观察炭纤维纸及坯体的显微结构,利用X射线衍射仪测试不同温度处理后的石墨化度,并利用四探针法测试炭纤维纸的导电性能,透气性采用压差法进行测试.结果表明:石墨化温度是影响炭纤维纸电阻率的关键因素,而密度对电阻率的影响较小;透气性随厚度和体积密度的增加而降低;制备的炭纤维纸厚度为0.11 mm、密度为0.65 g/cm3,将其经2 000 ℃石墨化处理后,采用Pt载量0.5 mg/cm2的Core112CCM为膜电极,在H2与空气的流量比为1.2-5、温度60 ℃、常压条件下进行单体电池性能测试,电流密度为500 mA/cm2时输出电压为0.6 V,电池输出性能较好.
关键词:
炭纤维纸
,
燃料电池
,
透气性
,
电阻率
杨鑫
,
黄启忠
,
常新
,
苏哲安
,
张明瑜
,
周乐平
,
金谷音
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2010.00041
采用锆英砂包埋法, 在石墨表面制备了ZrC-SiC复合涂层, 利用X射线衍射仪、扫描电镜及能谱等分析手段, 研究了涂层的形貌和结构, 并通过热力学计算分析了复合涂层的形成过程. 结果表明：复合涂层主要由ZrC和SiC相组成, 局部存在SiC晶粒. 由内向外, 复合涂层形成了明显的双层结构, 且主要由SiC富集内层和ZrC外层组成, 热力学计算结果表明, 包埋过程中各还原产物生成温度段的不同是复合涂层形成双层结构的主要原因, 由于包埋过程中形成的中间相液Zr能流动封填涂层中存在的裂纹孔洞等缺陷, 故反应后能制得致密的ZrC-SiC复合涂层.
关键词:
石墨
,
anti-oxidation coating
,
ZrC
,
SiC
梁伊丽
,
谢志勇
,
涂川俊
,
汤贤
,
杨飘飘
,
金谷音
,
黄启忠
新型炭材料
以干法成型技术所制备的聚丙烯腈基炭纤维纸作为炭纸坯体,添加有石墨粉的酚醛树脂溶液作为浸渍剂,通过浸渍、模压固化和热处理工艺制得PEMFC用炭纸.结果表明,随石墨含量的增加,炭纸的厚度、孔隙率逐渐增加,透气性、导电能力逐渐增强,密度和抗拉强度呈先增加后降低的变化规律,当石墨粉质量分数达到5％时炭纸的综合性能最佳,其基本性能参数为:厚度0.23 mm,密度0.53 g·cm-3,气透率2 080 mL· mm· cm-2·h-1·mmAq-1,孔隙率66％,平面电阻率2.6 mΩ· cm-1,拉伸强度19.4 MPa,符合质子交换膜燃料电池气体扩散层对炭纸的要求.采用Pt载量为0.5 mg·cm-2的MEA,在H2/Air=1.2/2.5、温度65℃、常压条件下进行单体电池性能测试,电流密度为800 mA· cm-2时输出电压为0.65 V,电池输出性能较好.
关键词:
炭纸
,
石墨粉
,
电阻率
,
抗拉强度
,
透气率
杨鑫
,
邹艳红
,
黄启忠
,
苏哲安
,
常新
,
谢志勇
,
张明瑜
复合材料学报
5采用化学气相反应法和料浆刷涂反应法,在石墨表面制备了Mo5Si3-MoSi2/SiC复合涂层,借助X射线衍射仪、扫描电镜及能谱等分析手段,研究了涂层的结构;通过恒温抗氧化实验及热力学分析,重点研究了涂层的高温抗氧化行为.结果表明:在1823 K的氧化氛围中,复合涂层中的Mo5Si3、MoSi2组元易氧化生成MoO3气体并导致涂层失重;而氧化初期(0～6 h)涂层试样的增重则主要与SiC的惰性氧化主导有关.由于复合涂层各组元在高温下都能氧化生成SiO2玻璃,使涂层具有良好的高温抗氧化及热震性能;经20 h、16次循环热震实验后,涂层试样的氧化失重率只有3.78%.
关键词:
石墨
,
抗氧化涂层
,
SiC
,
Mo5Si3
,
MoSi2
杨鑫
,
黄启忠
,
常新
,
苏哲安
,
张明瑜
,
周乐平
,
金谷音
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2010.00041
采用锆英砂包埋法,在石墨表面制备了ZrC-SiC复合涂层,利用X射线衍射仪、扫描电镜及能谱等分析手段,研究了涂层的形貌和结构,并通过热力学计算分析了复合涂层的形成过程.结果表明:复合涂层主要由ZrC和SiC相组成,局部存在SiC晶粒.由内向外,复合涂层形成了明显的双层结构,且主要由SiC富集内层和ZrC外层组成,热力学计算结果表明,包埋过程中各还原产物生成温度段的不同是复合涂层形成双层结构的主要原因,由于包埋过程中形成的中间相液Zr能流动封填涂层中存在的裂纹孔洞等缺陷,故反应后能制得致密的ZrC-SiC复合涂层.
关键词:
石墨
,
抗氧化涂层
,
ZrC
,
SiC
谢吉
,
李向辉
,
左振民
,
王乾
,
刘备
,
黄启忠
,
谢志勇
人工晶体学报
为了实现石墨/纳米碳纤维复合材料用作锂离子电池负极材料的商业化应用,本实验采用了化学气相沉积在石墨颗粒表面原位生长纳米碳纤维包覆的方法制备了石墨/纳米碳纤维复合材料,利用拉曼、扫描电镜以及高分辨透射电镜等手段对纳米碳纤维包覆层中纤维的形貌与微观结构进行研究.研究结果表明:550℃下生长的板式结构的纤维嵌锂容量要高于600℃生长的无序结构和650℃生长的管状结构纤维;纳米碳纤维优良的导电性能能够复合材料的倍率性能;此外,复合材料中纤维比例在5％左右时,循环稳定性好,首次循环库伦效率也较高.
关键词:
纳米碳纤维
,
负极材料
,
微观结构
,
比表面积
