碳泡沫材料由于碳源及制備工藝的多樣性,表現(xiàn)出許多優(yōu)異的物理性能,如重量輕、良好的熱穩(wěn)定性,導(dǎo)熱系數(shù)低等,在航空航天領(lǐng)域有著良好的應(yīng)用前景。對(duì)于碳泡沫的制備而言,碳源的選擇至關(guān)重要。目前的實(shí)驗(yàn)研究中,制備碳泡沫的碳源大部分為瀝青、煤、樹(shù)脂等不可再生資源,并且制備過(guò)程中的中間產(chǎn)物對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重,同時(shí),制備的碳泡沫材料穩(wěn)定性較差、原料及制備工藝成本高、生產(chǎn)周期較長(zhǎng)。針對(duì)這一研究現(xiàn)狀,基于綠色低成本蔗糖基碳泡沫的研究,本文提出采用蔗糖為碳源、環(huán)氧稀釋劑作為凝膠固碳體系、植物蛋白作為發(fā)泡劑,通過(guò)凝膠注模結(jié)合物理發(fā)泡的方法制備出孔隙均勻的碳泡沫,研究了工藝參數(shù)對(duì)其微觀形貌、物理性能及力學(xué)性能的影響,探究其參數(shù)-結(jié)構(gòu)-性能之間的關(guān)系。并且碳泡沫的導(dǎo)熱系數(shù)與結(jié)構(gòu)之間滿足一定的規(guī)律,為了更好的掌握結(jié)構(gòu)-熱導(dǎo)率的關(guān)系,通過(guò)建立三維模型,對(duì)碳泡沫的導(dǎo)熱性能進(jìn)行有限元分析,將模擬結(jié)果與測(cè)試結(jié)果對(duì)比,驗(yàn)證通過(guò)計(jì)算方式預(yù)測(cè)碳泡沫熱導(dǎo)率的可行性。通過(guò)實(shí)驗(yàn)制備得到了大尺寸的表面結(jié)構(gòu)均勻完整的蔗糖/環(huán)氧碳泡沫材料,研究了組分含量（蔗糖及發(fā)泡劑）對(duì)其結(jié)構(gòu)和性能的影響。研究結(jié)果表明:隨著蔗糖含量的增加,溶液的粘度逐漸提高并... 

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美國(guó)X系列飛機(jī)a）X-37B；b）X-51A熱防護(hù)措施的一種有效方法就是使用熱防護(hù)材料

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文4大致可以分為以下幾種：發(fā)泡法、模板法、溶膠凝膠法、乳液法、壓制石墨法、其他制備方法。（1）發(fā)泡法碳泡沫的發(fā)泡法從發(fā)泡原理上可以分為兩種：第一種是化學(xué)發(fā)泡，主要利用材料本身或外加組分在熱處理過(guò)程中發(fā)生化學(xué)變化分解產(chǎn)生的氣體發(fā)泡；第二種是物理發(fā)泡，一般先在體系中加入發(fā)泡劑，經(jīng)機(jī)械攪拌或降低壓力的方式產(chǎn)生氣孔，發(fā)泡過(guò)程不涉及化學(xué)變化�；瘜W(xué)發(fā)泡一般多應(yīng)用于瀝青、煤焦油等高粘度碳前驅(qū)體的碳泡沫制備中[17,18]。Yang[19]等利用瀝青熱解發(fā)泡制備出密度0.16~0.52g/cm3的碳泡沫材料。相比于化學(xué)發(fā)泡，利用高表面活性的發(fā)泡劑進(jìn)行發(fā)泡，可以獲得殘?zhí)剂扛叩奶寂菽牧蟍20,21]。LiS[22]等人以聚芳炔預(yù)聚體作為碳源，以正戊烷為發(fā)泡劑，硫酸為催化劑制備具有高力學(xué)強(qiáng)度的碳泡沫材料，碳泡沫的壓縮強(qiáng)度高達(dá)25.8MPa。甘禮華[23]等以正戊烷為發(fā)泡劑，酚醛樹(shù)脂作為碳源，通過(guò)改變發(fā)泡劑用量，制備得到密度為0.082~0.2g/cm3的碳泡沫材料。圖1-2聚芳炔預(yù)聚體為前驅(qū)體化學(xué)劑發(fā)泡法制備碳泡沫SEM圖[22]（2）模板法模板法就是將模板與前驅(qū)體混合碳化后，將模板去除，得到碳泡沫材料。根據(jù)模板的特點(diǎn)，可以分為軟模板法和硬模板法，也是制備泡沫材料的常用方法，通過(guò)控制模板及工藝條件，可以制備出不同宏觀、微觀結(jié)構(gòu)的碳泡沫材料，并且制備過(guò)程中的碳損失較校模板法工藝周期較長(zhǎng)，碳泡沫強(qiáng)度較低，但由于可控性良好，被廣泛應(yīng)用在凈化、催化等領(lǐng)域[24]。圖1-3顯示了模板法制備碳泡沫的工藝流程。(a)(b)

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文5圖1-3模板法制備碳泡沫的原理聚氨酯泡沫常用作制備碳泡沫的模板，圖1-4是以聚氨酯泡沫為模板制備的蜂窩狀碳泡沫的電鏡圖，將模板浸漬在苯酚、糠醇或環(huán)氧樹(shù)脂中，經(jīng)過(guò)碳化后制備出網(wǎng)狀玻璃態(tài)碳泡沫（RVC）[25]。碳泡沫的密度及孔隙率主要受聚氨酯模板的孔徑尺寸和孔隙率的影響。Xiao[26]等以聚氨酯泡沫、聚酰胺酸和鎳分別作為模板、碳源和催化劑，采用硬模板和催化石墨化法相結(jié)合的技術(shù)制備得到了碳泡沫。該碳泡沫的腔孔壁是由直徑30~80um的碳球原位自組裝形成的。碳泡沫中的開(kāi)放空腔的直徑平均約為500um。熱重分析表明，碳納米球占碳泡沫質(zhì)量的85%。Inagaki[27]等以聚氨酯泡沫塑料為模板，成功制得了聚酰亞胺和碳泡沫材料。聚酰亞胺前驅(qū)體浸漬到聚酰胺酸后，在200℃反應(yīng)生成了聚氨酯／聚酰亞胺復(fù)合泡沫，然后進(jìn)行碳化和石墨化處理，形成碳泡沫。圖1-4蜂窩狀孔結(jié)構(gòu)碳泡沫SEM（3）溶膠凝膠法以有機(jī)聚合物作為碳源制備碳泡沫常用溶膠凝膠法。溶膠凝膠法制備碳泡沫的一般步驟是：首先制備溶膠和凝膠，利用超聲臨界干燥去除溶劑，經(jīng)熱解碳化后形成碳泡沫。Arnold[28]等人以聚丙烯腈作為原料，制備聚丙烯腈凝膠，碳化后獲

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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