以0、5%、10%、15%和20%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）5種不同碳納米管（CNTs）含量的全網(wǎng)胎針刺整體氈為預(yù)制體,經(jīng)化學(xué)氣相滲透方法增密后,制備出CNTs-C/C復(fù)合材料。借助萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)測(cè)試樣品的壓縮力學(xué)性能,并采用顯微鏡（PLM）和掃描電鏡（SEM）,研究了樣品的微觀組織結(jié)構(gòu)和斷口形貌。結(jié)果表明,添加納米管后,有利于改善熱解炭結(jié)構(gòu),同時(shí)提高C/C復(fù)合材料的壓縮強(qiáng)度,且C/C復(fù)合材料的壓縮強(qiáng)度隨著CNTs添加量的增多而增大。當(dāng)CNTs含量為20%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）時(shí),復(fù)合材料的平行壓縮強(qiáng)度為185.02 MPa,垂直壓縮強(qiáng)度約200 MPa,相比于未添加CNTs,材料的壓縮強(qiáng)度分別提升了36.66%和17.67%。未添加CNTs,復(fù)合材料以"假塑性"方式斷裂,添加CNTs后,材料出現(xiàn)脆性斷裂,且隨CNTs含量的增加,脆性斷裂方式更加明顯。 

【文章來源】：功能材料. 2020,51(05)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)

【部分圖文】：

預(yù)制體結(jié)構(gòu)示意圖

根據(jù)復(fù)合材料的壓縮性ASTMC695-81標(biāo)準(zhǔn),采用型號(hào)為Instron3369的萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)在室溫下對(duì)試樣的壓縮力學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試與表征。試樣尺寸為10 mm×10 mm×10 mm,壓頭加載速率為1 mm/min。每種壓縮試樣測(cè)量數(shù)量均為7個(gè),取測(cè)試結(jié)果平均值。壓縮力學(xué)性能包括垂直壓縮力學(xué)性能和平行壓縮力學(xué)性能, 即試樣受壓方向分別為針刺纖維方向與鋪層纖維方向,具體加載方向如圖2所示。壓縮強(qiáng)度按公式(1)計(jì)算σ= Ρ s (1)

在沉積過程中,熱解碳依附于碳纖維表面的活性點(diǎn)形核生長(zhǎng),然后不斷長(zhǎng)大形成微晶。由于碳纖維表面微晶取向度較低,促使沿纖維徑向生長(zhǎng)的熱解碳主要以自有堆積為主,微晶取向度差。CNTs是高取向度的碳材料,其表面碳以層狀定向排列,這種結(jié)構(gòu)可以誘導(dǎo)以CNTs為形核點(diǎn)生長(zhǎng)的熱解碳具有更高的有序度,促使熱解碳的微晶排列整齊,因此熱解碳的光學(xué)活性好。由于CNTs比表面積法,熱解炭在CNTs表面生長(zhǎng)沒有足夠時(shí)間長(zhǎng)大就相互接觸,導(dǎo)致以CNTs為形核點(diǎn)的熱解炭呈胞狀形態(tài)。Allouche[12]等人研究認(rèn)為,熱解碳以CNTs為形核點(diǎn)生長(zhǎng)時(shí),其實(shí)質(zhì)為CNTs的直徑長(zhǎng)大的過程,即形成一種以CNTs為圓心的同心圓狀的熱解碳結(jié)構(gòu)。預(yù)制體的致密化實(shí)質(zhì)上反映的是熱解碳在預(yù)制體內(nèi)孔隙填充的一個(gè)過程,纖維搭接處往往形成大的孔洞,孔洞附近碳原子形核點(diǎn)少,而網(wǎng)胎層內(nèi)添加的CNTs,增加了碳纖維表面碳原子的形核表面積,為碳原子提供了更多的形核中心,同時(shí)CNTs的表面活性較高,加速促進(jìn)熱解碳生長(zhǎng),因此在纖維搭接處存有CNTs的孔洞內(nèi),熱解碳原子填充較為完好。2.2 CNTs含量對(duì)碳/碳復(fù)合材料垂直壓縮力學(xué)性能的影響

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J]. 樊星.  化學(xué)工業(yè). 2019(04)
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本文編號(hào)：3052403