炭纖維表面原位生長(zhǎng)碳納米纖維、螺旋碳纖維及其機(jī)理研究.pdf

1、炭纖維是一種比強(qiáng)度、比模量高，高溫性能良好的材料，用于制備高性能復(fù)合材料，廣泛應(yīng)用于航天航空等高科技領(lǐng)域。炭纖維表面原位生長(zhǎng)碳納米纖維或螺旋碳纖維（微螺旋碳纖維和螺旋碳納米纖維）可以進(jìn)一步提高復(fù)合材料的性能或賦予其特殊的功能，但至今未見炭纖維表面原位生長(zhǎng)螺旋碳纖維的報(bào)導(dǎo)。本論文采用催化化學(xué)氣相沉積法，以天然氣或丙烯為碳源，在炭纖維表面原位生長(zhǎng)出碳納米纖維，以乙炔為碳源，在炭纖維表面原位生長(zhǎng)螺旋碳纖維。較系統(tǒng)的研究化學(xué)氣相沉積工藝參數(shù)對(duì)不

2、同碳源氣生長(zhǎng)碳納米纖維或螺旋碳纖維的影響。
　　1)采用天然氣可以在炭纖維表面生長(zhǎng)碳納米纖維，這有望降低碳納米纖維的生產(chǎn)成本。天然氣流量為0.8 l/min、氫氣流量為1.0l/min、溫度為750℃、反應(yīng)時(shí)間為45min時(shí)能得到純度較高，直徑較均勻的碳納米纖維;
　　2)丙烯流量為0.3 l/min、氫氣流量為1.5 l/min、生長(zhǎng)時(shí)間為30min的工藝條件下，控制生長(zhǎng)溫度為650℃和添加濃度為4％的噻吩時(shí)能得到直徑更細(xì)

3、小、更均勻，純度較高的層片狀碳納米纖維;
　　3)首次在炭纖維表面原位生長(zhǎng)了微螺旋碳纖維，其較佳的CVD工藝為:溫度680℃、乙炔1.0 l/min、氫氣2.0 l/min、氮?dú)?.0 l/min、噻吩濃度16％、生長(zhǎng)時(shí)間60min，采用分時(shí)間段通入乙炔氣體的工藝方法還可以在炭纖維表面得到近似陣列生長(zhǎng)的微螺旋碳纖維;
　　4)首次在炭纖維表面原位生長(zhǎng)了螺旋碳納米纖維，其較佳的CVD工藝為:溫度650℃、乙炔0.8 l/min