多孔炭材料.ppt

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1、一、多孔炭材料简介 概念 所谓多孔炭材料是指具有不同孔结构的碳素材料,其孔大小从具有相当于分子大小的纳米级超细微孔直到适于微生物增殖及活动的微米级细孔。优点 低密度、低的热膨胀系数、高的热导率、耐腐蚀、高强度、抗氧化、易加工。20世纪90年代以前的炭泡沫基本上是以树脂为前驱体。而到90年代出现了新一代炭泡沫，其研究方向主要集中于用沥青和煤作为前驱体替代树脂制备炭泡沫。二、炭泡沫的结构和性能具有很大的开孔和棱柱，棱柱相互交联构成五边形的十二面体，其炭形态为难石墨化的玻璃态炭，因此具有低的密度，较低的机械强度和优异的绝热性能。树脂基炭泡沫选自陈峰，张红波，熊翔，闰志巧.炭泡沫的制备、性能及应用，材

2、料导报，2008,3(22)结构：存在大量分布均匀的球形开孔和少量的球形闭孔，孔径为200-40微米，气壁上有一定数量的微裂纹(M)和与其它气孔相交联而形成的二次孔(P2)，气孔之间由石墨韧带(L)相连。石墨韧带中的石墨微晶顺着气孔壁的平行方向，沿韧带的轴向呈线性排列。中间相沥青炭泡沫性能：对于单个组元，由于韧带中石墨微晶呈线性排列而表现为各向异性；而对于炭泡沫整体，由于整体的均匀性而表现为各向同性。因此中间相沥青基炭泡沫的热学、电学、力学性能都呈现出微观上各向异性，宏观上各向同性的特点。经过增强处理的中间相沥青基炭泡沫的抗压强度可达3035MPa，用作结构材料。此外，中间相沥青基炭泡沫还具有

3、优异的耐火性、热稳定性、吸能吸波性等。三、加热条件对炭泡沫结构和性能的影响炭泡沫由中间相沥青自发泡法制得，在N2环境下加压至2.0 MPa、4.0 MPa、6.0 MPa，当加热至软化温度后再以恒定的速度加热至最终石墨化温度。两组试样：A 在石墨化温度保温15min B 在软化温度和石墨化温度分别保温1h选自WANG Yong-gang,MIN Zhen-hua,CAO Min,XU De-ping，Effect of heating conditions on pore structure and per-formance of carbon foams，New Carbon Materia

4、ls,2009,24(4):321326.试样的SEM显微结构图孔径大小和分布(a)(b)(a)图表明：同样的温度条件下，随着压力增大，平均孔隙直径减小，且B组试样的孔径较A大。随着压力增大，A、B之间的差异减小，因为在高压下压力是影响孔径的主导因素。(b)图表明：随着压力增大，A组试样孔径变化不明显，B组孔径减小。且B组孔径分布范围广。孔隙度和体积密度(c)(d)同样的温度条件下，压力升高孔隙率降低；同样的压力条件下，B的孔隙率高于A，而体积密度低于A。热导率和比热导率随着压力增加，热导率、比导热率均下降，B组下降更明显。在同样的压力条件下，B组比导热率较高，最高可达210W/mK。可得出，较长的反应时间可制得高导热率的炭泡沫。(e)(f)由图(g),002峰狭窄且不对称，表明石墨结构的高度有序性，最低的层间距是0.33556nm，接近纯石墨，低于多数高性能的沥青基炭纤维。随着层间距的降低，炭泡沫的热导率明显升高。由图(h)可知，随着压力升高，层间距加大，且B组层间距低于A组。表明较长的反应时间可以制得高热导率的炭泡沫。(g)(h)石墨泡沫的衍射图样和层间距图结论较长的反应时间可以制得孔隙率高、孔隙大、低体积密度的炭泡沫，但较短的反应时间制得的炭泡沫孔隙小且均匀。在2800 C石墨化后，随着层间距的减小，导热率增加，而较长的反应时间可以制得高导热率和低层间距的石墨泡沫。