納米AlN增強型C-C復合泡沫材料的制備與性能研究.pdf

1、隨著科學技術(shù)尤其是航空、航天、軍事等高尖端科學技術(shù)的突飛猛進，人們對材料的性能提出了越來越高的要求，但傳統(tǒng)單相材料在許多應用方面已不能滿足實際需求，納米復合材料因其所具有的獨特性質(zhì)備受關注。而納米氮化鋁(AIN)因具有高熱導率、高電絕緣性、高介質(zhì)擊穿強度、高強度、高硬度、低熱膨脹系數(shù)、無毒以及良好的化學穩(wěn)定性和耐腐蝕性等優(yōu)異的化學、物理性能被作為添加劑廣泛應用于高級陶瓷、復合材料、合金等領域已是不爭的事實。從而，使得納米AIN被應用到C

2、/C復合泡沫材料中成為可能。
　　 本文提出了將物理改性和化學改性統(tǒng)一應用到納米復合材料制備中的設計思想。一方面通過改進制備工藝（即將兩種碳泡沫結(jié)構(gòu)特點結(jié)合）達到了碳復合泡沫微觀結(jié)構(gòu)的“改形”，即物理改性；另一方面在先驅(qū)體中填充一定量的非碳物質(zhì)——納米AIN，實現(xiàn)了碳復合泡沫材料中韌帶的“改性”，即化學改性。
　　 本論文的主要研究工作分為三個部分：第一部分是先驅(qū)體熱固性酚醛樹脂、酚醛樹脂微球、無定型納米AIN的制備。第

3、二部分是實驗樣品的制備。第三部分是樣品的測試、表征與分析。
　　 掃描電鏡(SEM)和透射電鏡(TEM)結(jié)果表明，在熱處理工藝I的基礎上改進的熱處理工藝Ⅱ，更易于使韌帶摻雜的納米AIN經(jīng)過退火再結(jié)晶形成直徑在50nm左右、長度大約十幾微米、生長方向隨機，布滿碳微球表面的AIN納米線，不僅成為構(gòu)成韌帶網(wǎng)絡的一部分，同時也強化了原有的韌帶網(wǎng)絡。X射線衍射圖譜(XRD)表明納米AIN催化了無定型碳的石墨化，熱處理工藝Ⅱ更提高了無定型納

4、米AIN重新結(jié)晶的結(jié)晶度。光致發(fā)光(PL)譜測試顯示，在400nm-800nm的波長范圍內(nèi)主要有三個發(fā)光峰（帶），其中，在近紫光區(qū)域41Onm附近出現(xiàn)了本征發(fā)光峰；在630nm-680nm之間有較強的發(fā)光帶；而在近紅外區(qū)有雜質(zhì)發(fā)光峰。不同溫度下的PL譜顯示隨溫度的升高本征發(fā)光峰發(fā)生了明顯的紅移，而發(fā)光帶和雜質(zhì)發(fā)光峰都未見紅移或藍移現(xiàn)象。對比實驗發(fā)現(xiàn)，加入納米AIN對C/C復合泡沫光致發(fā)光譜在整個可見光波段有明顯的影響。最后，通過對熱處理