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[交流]
武漢科技大學(xué)董志軍教授丨高性能瀝青基碳纖維及其碳/碳復(fù)合材料的制備與性能研究
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關(guān)于高性能瀝青基碳纖維 高性能中間相瀝青碳纖維與PAN基碳纖維相比，具有高模量和高導(dǎo)熱的性能優(yōu)勢，例如湖南東映碳材料科技有限公司生產(chǎn)的牌號為TYG-1碳纖維拉伸強(qiáng)度為2.5GPa，拉伸模量為890GPa，熱導(dǎo)率高達(dá)600W·m-1·K-1；武漢科技大學(xué)開發(fā)的牌號為BC-MPCF-1碳纖維拉伸強(qiáng)度為2.66GPa，拉伸模量為832GPa，熱導(dǎo)率高達(dá)939W·m-1·K-1，綜合性能優(yōu)異，主要作為功能材料使用。 圖片 高性能中間相瀝青基碳纖維預(yù)浸料，適應(yīng)于高導(dǎo)熱碳/碳及碳陶復(fù)合材料的制備 圖片 圖片 高性能中間相瀝青基碳纖維碳纖維連續(xù)長絲，適應(yīng)于高導(dǎo)熱碳/碳及碳陶復(fù)合材料的制備 高性能中間相瀝青基碳纖維通常以煤焦油瀝青、石油瀝青、精萘等為原料，其制備工藝流程長，多學(xué)科交叉。主要包括：高純可紡中間相瀝青的調(diào)制、熔融紡絲、預(yù)氧化、低溫碳化、高溫碳化、石墨化、表面處理、上漿及干燥等過程，而這其中高純可紡中間相瀝青的調(diào)制、瀝青纖維的連續(xù)熔融紡制及連續(xù)熱處理是高性能中間相瀝青基碳纖維制備過程中的難點(diǎn)。 高性能瀝青基碳纖維的性能優(yōu)勢 1. 高模量高，模量已達(dá)到950GPa，是理論值的92%左右，相當(dāng)于聚丙烯腈基石墨纖維的1.5倍左右； 2. 熱導(dǎo)率高，熱導(dǎo)率高達(dá)600～1100W/(m﹒K) ，是聚丙烯腈基石墨纖維的4～5倍； 3. 膨脹系數(shù)小，設(shè)計自由度更大，可制得零膨脹制品。 高性能瀝青碳纖維在碳/碳復(fù)合材料領(lǐng)域的應(yīng)用 高性能瀝青碳纖維可作為高性能C/C復(fù)合材料或樹脂復(fù)合材料功能填充體，能夠滿足航空航天領(lǐng)域高溫、高熱傳導(dǎo)與耐燒蝕需求，是輕量化的超高溫?zé)峁芾聿牧�，可�?yīng)用于高超聲速飛行器的熱端部件、空間飛行器的大面積薄板結(jié)構(gòu)等，在航空航天、尖端工業(yè)等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)輕量化的同時，作為結(jié)構(gòu)材料承載負(fù)荷，作為功能材料防熱和導(dǎo)熱，具有無可替代性，是一款極具發(fā)展前景的高端碳纖維產(chǎn)品。 以中間相瀝青基碳纖維為增強(qiáng)體的高導(dǎo)熱C/C除了耐高溫性能和機(jī)械性能優(yōu)良，還具有較高的導(dǎo)熱系數(shù)（可達(dá)300W/m·K以上），可以把熱端部件的部分熱量快速傳遞至后端服役環(huán)境不是很苛刻的地方，從而顯著降低材料表面的燒蝕溫度，減小熱梯度和熱應(yīng)力集中，提高熱端部件的可靠性；另外中間相瀝青基碳纖維的熱疏導(dǎo)作用也為高超聲速飛行器向更高馬赫數(shù)的發(fā)展提供了可能。 圖片 高導(dǎo)熱C/C復(fù)合材料可顯著降低熱端材料的燒蝕溫度 為了更好的了解高性能瀝青基碳纖維及其碳/碳復(fù)合材料的制備與性能情況，2021年11月18-20日在上海舉行的“Carbontech第二屆碳/碳復(fù)合材料行業(yè)技術(shù)研討會” 特邀 武漢科技大學(xué)董志軍教授 蒞臨本次大會，分享《高性能瀝青基碳纖維及其碳/碳復(fù)合材料的制備與性能研究》主題報告。 圖片 本研究針對高超聲速飛行器對熱防護(hù)系統(tǒng)材料極為急迫的需求，開展高導(dǎo)熱C/C復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計和極端環(huán)境下服役性能研究。分別以中間相瀝青基碳纖維和中間相瀝青為增強(qiáng)體，采用不同成型和致密化工藝制備了一維、二維和三維高導(dǎo)熱C/C復(fù)合材料，建立了高導(dǎo)熱C/C復(fù)合材料結(jié)構(gòu)和性能的構(gòu)效關(guān)系，確定了關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)；在此基礎(chǔ)上，探索了可在極端環(huán)境對高導(dǎo)熱C/C復(fù)合材料提供長時間有效保護(hù)的HfB2-WB2-Si復(fù)合涂層體系和制備工藝，揭示了熱力耦合作用下涂層失效機(jī)制，闡明了高導(dǎo)熱C/C復(fù)合材料熱防護(hù)機(jī)理。 專家介紹 董志軍，武漢科技大學(xué)教授/博導(dǎo)，化學(xué)與化工學(xué)院副院長，主要從事高性能瀝青合成及其炭纖維的制備、炭纖維增強(qiáng)炭基和樹脂基復(fù)合材料的制備、高溫和超高溫陶瓷有機(jī)前驅(qū)體的合成、抗氧化抗燒蝕炭/炭復(fù)合材料的制備等方向的研究，主持國家自然科學(xué)基金項目2項，參與國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項目1項、國家自然科學(xué)基金面上項目4項、總裝備部國防重點(diǎn)實驗室預(yù)研基金1項、湖北省自然科學(xué)基金重點(diǎn)項目1項。近年來發(fā)表科研論文80余篇，其中SCI收錄論文40余篇，申請和授權(quán)發(fā)明專利20余項。 碳碳復(fù)合材料banner.jpg |
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7樓2021-10-23 19:14:19
簡單回復(fù)
longwave2樓
2021-10-12 10:02
回復(fù)
442629613(金幣+1): 謝謝參與
祝福 發(fā)自小木蟲Android客戶端
2021-10-12 10:03
回復(fù)
tzynew4樓
2021-10-12 10:07
回復(fù)
442629613(金幣+1): 謝謝參與
8 發(fā)自小木蟲Android客戶端
nono20095樓
2021-10-12 10:56
回復(fù)
442629613(金幣+1): 謝謝參與
·
2021-10-12 11:00
回復(fù)
442629613(金幣+1): 謝謝參與
6號楓木塔8樓
2021-10-23 19:35
回復(fù)
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