碳/碳（C/C）復(fù)合材料在諸如導(dǎo)彈端頭帽、航天飛機(jī)鼻錐和機(jī)翼以及火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴管喉襯等航空航天領(lǐng)域和軍工國(guó)防領(lǐng)域熱防護(hù)相關(guān)部件上扮演重要角色。C/C復(fù)合材料優(yōu)異的導(dǎo)熱性能和較低的密度使該材料在上述領(lǐng)域不可或缺。C/C復(fù)合材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由碳纖維或碳纖維編織物和碳纖維之間填充的碳基體構(gòu)成。在納米尺度下,碳纖維和基體碳的基本結(jié)構(gòu)為石墨微晶。石墨微晶導(dǎo)熱性能優(yōu)劣直接關(guān)系到C/C復(fù)合材料整體性能好壞。然而,由于石墨微晶為石墨烯片層堆疊而成的各向異性結(jié)構(gòu),尺度較小,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,傳統(tǒng)晶格動(dòng)力學(xué)方法理論研究真實(shí)石墨微晶熱導(dǎo)率時(shí)還存在諸多問(wèn)題;此外,C/C復(fù)合材料中真實(shí)石墨微晶結(jié)構(gòu)的熱傳導(dǎo)特性和聲子輸運(yùn)特性也有待揭示。本文采用分子動(dòng)力學(xué)模擬方法結(jié)合晶格動(dòng)力學(xué)分析的方法,研究?jī)?nèi)容包括四部分:（1）不同勢(shì)能模型預(yù)測(cè)石墨微晶熱導(dǎo)率的適用性;（2）基于真實(shí)晶格振動(dòng)位置修正簡(jiǎn)正模式分析法;（3）石墨微晶不同類型晶格缺陷與導(dǎo)熱的相關(guān)性;（4）扭轉(zhuǎn)應(yīng)力對(duì)石墨烯與石墨微晶導(dǎo)熱性能的影響。本文研究目的是發(fā)展和完善納米尺度石墨微晶熱導(dǎo)率分析方法,揭示C/C復(fù)合材料中真實(shí)納米尺度石墨微晶導(dǎo)熱性能影響因素,分析影響機(jī)理,為高性能... 

【文章來(lái)源】：華北電力大學(xué)(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：129 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１－１?Ｃ／Ｃ復(fù)合材料的典型應(yīng)用??

上述質(zhì)量即成本的航空航天領(lǐng)域和軍工國(guó)防領(lǐng)域的應(yīng)用中具有很大優(yōu)勢(shì)。另一方面，??隨著原材料成本的降低和生產(chǎn)制造工藝的成熟，Ｃ／Ｃ復(fù)合材料的應(yīng)用正逐漸進(jìn)入工??業(yè)領(lǐng)域，如圖１－１?ｄ）、ｅ）、ｆ）所示，己被應(yīng)用于高溫發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的噴嘴和隔熱屏［８］、??飛機(jī)剎車(chē)片⑶、渦輪葉片ｎ〇］等高溫環(huán)境中。二十一世紀(jì)被稱為是“碳纖維世紀(jì)”ｎｎ，??ｃ／ｃ復(fù)合材料作為高溫環(huán)境下熱性能和力學(xué)性能優(yōu)異的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，具備??了廣闊的應(yīng)用空間。??近年來(lái)，在不斷發(fā)展新工藝、優(yōu)化Ｃ／Ｃ復(fù)合材料性能的過(guò)程中，工程上逐漸把??關(guān)注點(diǎn)從宏觀尺度的工藝控制轉(zhuǎn)向了微納尺度制造和加工技術(shù)｜｜２］。在納米尺度下，??理想的Ｃ／Ｃ復(fù)合材料典型結(jié)構(gòu)為石墨微晶，即由若千層理想石墨烯按照ＡＢＡＢ方式??堆疊形成的微納尺度晶體［１３］，如圖１－２所示。其中，石墨烯是由ｓｐ２雜化的碳原子??按照正六邊形排列緊密堆積形成的單層二維蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)，其單層厚度約為３．４?Ａ，??是構(gòu)建其他維數(shù)碳質(zhì)材料的基本單元

圖１２９］??ａ）?Ｓｃａｎｎｉｎｇ?ｅｌｅｃｔｒｏｎ?ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃ?ｉｍａｇｅ?ｂ）?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｃａｒｂｏｎ?ｆｉｂｅｒｓ??－／一

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]多約束納米結(jié)構(gòu)的聲子熱導(dǎo)率模型研究[J]. 華鈺超,曹炳陽(yáng).  物理學(xué)報(bào). 2015(14)
[2]碳纖維復(fù)合材料剎車(chē)片的發(fā)展及應(yīng)用前景[J]. 李建利,張?jiān)?張新元.  材料開(kāi)發(fā)與應(yīng)用. 2012(02)
[3]碳纖維制造過(guò)程中徑向差異表征及演變機(jī)理[J]. 高愛(ài)君,羅莎,王小謙,藍(lán)雁,徐樑華.  材料科學(xué)與工藝. 2012(01)
[4]聚丙烯腈基碳纖維高溫處理過(guò)程中石墨微晶的生長(zhǎng)[J]. 曹維宇,高愛(ài)君,徐樑華.  宇航材料工藝. 2011(01)
[5]熱處理對(duì)PAN基碳纖維結(jié)構(gòu)與性能的影響[J]. 靳玉偉,劉鐘鈴,高愛(ài)君,徐翊桄,徐樑華.  合成纖維工業(yè). 2010(05)
[6]氮對(duì)碳纖維石墨化的影響[J]. 高愛(ài)君,靳玉偉,徐樑華.  材料研究學(xué)報(bào). 2010(02)
[7]微納技術(shù)進(jìn)展、趨勢(shì)與建議[J]. 丁衡高.  納米技術(shù)與精密工程. 2006(04)
[8]碳的結(jié)構(gòu)及其同素異性體[J]. 王茂章,楊全紅,成會(huì)明.  炭素技術(shù). 2001(01)
[9]PAN基及瀝青基碳纖維生產(chǎn)現(xiàn)狀與展望[J]. 王德誠(chéng).  合成纖維工業(yè). 1998(02)
[10]聚丙烯腈基碳纖維的制備及其結(jié)構(gòu)[J]. 華中,李向山.  松遼學(xué)刊(自然科學(xué)版). 1995(03)

博士論文
[1]PAN基碳纖維成分、結(jié)構(gòu)及性能的高溫演變機(jī)理[D]. 高愛(ài)君.北京化工大學(xué) 2012
[2]航空剎車(chē)用C/C復(fù)合材料石墨化度的研究[D]. 張福勤.中南大學(xué) 2002



本文編號(hào)：3594334