碳纖維紙基復(fù)合材料是使用短切碳纖維與植物纖維或含有羥基等功能基團(tuán)的纖維,通過濕法造紙工藝制備的具有特殊性能的功能復(fù)合材料,在導(dǎo)電、電磁屏蔽,導(dǎo)熱,摩擦及電極等領(lǐng)域均已得到應(yīng)用。隨著應(yīng)用推廣的不斷深入,引入碳納米管/石墨烯的碳纖維紙基復(fù)合材料的研究和開發(fā)也逐漸成為研究熱點(diǎn)。本文對(duì)近年國內(nèi)外碳纖維紙基復(fù)合材料的研究進(jìn)展進(jìn)行了歸納總結(jié),以期為碳纖維紙基復(fù)合材料的研究開發(fā)提供參考。 

【文章來源】：中國造紙. 2020,39(07)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

水熱法碳纖維負(fù)載ZnO納米線增強(qiáng)紙基摩擦材料研究

Pt/VACNTs/CFP制造過程工藝示意圖

在碳纖維紙基復(fù)合材料應(yīng)用于超級(jí)電容器電極方面，Chang等人[29]采用種子誘導(dǎo)水熱法在碳纖維紙（CFP@Cu-BTC）上制備了Cu-benzene-1,3,5-tricarbox‐ylate(Cu-BTC）涂層，以提高純Cu-BTC的熱導(dǎo)率和電導(dǎo)率。研究了CFP@Cu-BTC復(fù)合材料在3、9、18和24 h內(nèi)的電導(dǎo)率、有效導(dǎo)熱系數(shù)（ETC）。結(jié)果表明，電導(dǎo)率比純銅BTC高1.3×1011～1.6×1011倍。CFP@CuBTC復(fù)合材料是一種很有前途的儲(chǔ)氫材料和超電容器電極材料。Esmaeil等人[30]用Nb摻雜TiO2溶膠（銳鈦礦相）對(duì)碳纖維紙（StracrabTM TM 2050A—0850）進(jìn)行氧化處理和浸漬涂布，以提高碳纖維紙?jiān)诖呋瘎⿲雍蜌怏w擴(kuò)散背襯層界面上的耐腐蝕性。研究表明，涂覆有Nb摻雜TiO2層的碳纖維紙顯示出最高的朝向電化學(xué)氧化的穩(wěn)定性，而未涂覆的功能化碳纖維紙由于大量可用的氧化位點(diǎn)是最不穩(wěn)定的。Dang等人[31]采用超薄納米片陣列結(jié)構(gòu)，通過簡單的氧化還原反應(yīng)在碳纖維紙（CFP）上自生長MnO2，制備MnO2/CFP復(fù)合材料用作超級(jí)電容器電極。研究結(jié)果顯示，MnO2/CFP電極在5.0 A/g循環(huán)1200次后，比電容保持率為86.8%,MnO2在CFP上的納米片形貌使其具有更高效的電活性位點(diǎn)，有利于電解質(zhì)的滲透，使離子更容易進(jìn)入活性反應(yīng)位點(diǎn)。因此，MnO2/CFP電極具有誘人的電化學(xué)性能，是超級(jí)電容器的潛在候選材料。Zhang等人[32]采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法在碳纖維紙（CFP）上生長垂直排列的碳納米管（VACNTs），作為甲醇燃料電池（DMFCs）的催化劑載體材料（見圖3）。同時(shí)，采用浸漬還原法制備了均勻分散在VACNTs表面的P納米顆粒，使其具有良好的穩(wěn)定性取向性，復(fù)合材料導(dǎo)電性更好。電化學(xué)測試結(jié)果表明，Pt/VACNTs/CFP催化劑具有較高的電催化活性和較好的甲醇氧化穩(wěn)定性。此外，Pt/VACNTs/CFP比Pt/XC-72/CFP催化劑的氧化電流從200 s到1200 s衰減得更慢，表明吸附CO物種的積累較少，Pt/VACNTs/CFP在DMFCs中具有巨大的應(yīng)用潛力。由此可見，碳纖維紙因其較高的比表面積、優(yōu)良的導(dǎo)電性能，作為電極材料具有良好的應(yīng)用前景；然而，其較低的比電容無法滿足實(shí)際應(yīng)用對(duì)高能量密度的要求，目前通過改變碳纖維或者碳納米管形貌、復(fù)合金屬氧化物、引入雜原子等方法來提高碳材料的比電容，使其成為更具應(yīng)用潛力的電極材料。同時(shí)，碳基材料形成的雙電層電容器一般具有高的功率密度、優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性、長循環(huán)壽命特性和更優(yōu)良的導(dǎo)電性能，納米級(jí)碳基材料在增強(qiáng)超級(jí)電容器電容和提高能量密度上具有明顯作用。碳纖維紙基復(fù)合材料作為電極，用于未來儲(chǔ)能器件超級(jí)電容器領(lǐng)域占有優(yōu)勢，在軍事、混合動(dòng)力汽車、智能儀表等諸多領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。圖3 Pt/VACNTs/CFP制造過程工藝示意圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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[3]碳纖維紙基屏蔽材料的制備與性能研究[D]. 鄒文俊.陜西科技大學(xué) 2017
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本文編號(hào)：3407581