热历史对聚醚醚酮及其碳纤维复合材料——Ⅱ.熔融行为的影响

 本文利用差示扫描量热仪(DSC)研究了聚醚醚酮(PEEK)和以PEEK为基体的碳纤维复合材料(APC-2)的热历史对它们熔融行为的影响。在200—315℃结晶并退火热处理后,试样的DSC曲线上出现了两个吸热峰。低温吸热峰(峰温T′_m)较小,并与结晶和退火温度(T_c与在不同T_c下生成的不完整晶体的熔融和重结晶过程有关,而T_m的出现则与完整晶体的熔融过程有关。实验结果表明,T′_m与T_c之间呈线性关系。按文献报道的方法,将T′_m与T_c的直线外推至与T′_m=T_c直线相交,其交点温度即为平衡熔点.结果表明,PEEK和APC-2试样的“平衡熔点”受不同热历史条件下生成晶体的完整程度的影响。当结晶并退火时间越长,求出的“平衡熔点”值越低,并与理论值接近。实验结果还表明,碳纤维表面具有促进PEEK树脂基体晶体完整化的作用,因而导致APC-2试样中PEEK树脂基体的熔点高于纯PEEK树脂。     

聚丙烯腈基碳纤维及其原丝中的微孔尺寸分布

利用二维小角X射线散射技术(SAXS)研究了聚丙烯腈基碳纤维及其原丝的微孔结构。结合逐级切线法、对数正态分布及麦克斯韦分布函数对2类实验样品内部微孔的尺寸分布进行了分析。结果表明,2类样品中的孔结构具有显著差别,原丝微孔在4~8 nm范围内分布比较集中,碳纤维中微孔的分布区域则移向1.3~1.8 nm。散射数据显示出明显的分形特征,碳纤维与其原丝的孔分形维数分别为1.33和1.55,表明原丝中具有较大的孔隙缺陷。相对于原丝,碳纤维微孔尺寸分布走向均匀和集中,前者则表现出比后者更宽的尺寸分布。就拟合方法而言,逐级切线法的解析手段容易引入误差,低角区的纤维表面散射和高角区的噪音容易对其结果造成影响。正态分布得到了比较窄的尺寸分布,但对于低尺寸区域孔隙的拟合不理想。麦氏分布在一定程度上弥补了以上不足,能够较好地拟合两类纤维样品中微孔的分布状况。     

2010 Pittcon会议(Ⅲ)

电分析化学学会组织的特邀报告(电化学与材料)组有:(1)A Bralter-Toth等,微电极的傅里叶转换伏安法——原理与应用;(2)N Kim,单壁碳纳米管的扫描电化学显微术;(3)P J Kalesza等,高效率生物电催化集成系统的研发与特性鉴定;(4)B J Marguis等,暴露在可变物理性能的贵金属纳米材料下,进行塔电池的改变的衰减功函数的电化学分析;(5)A Karomerich等,可能应用于神经刺激与传感的、导电聚合物改性的电极;(6)Y SSingh等,活体伏安法的长期稳定性与准确性的因素——碳纤维微电极涂层;(7)J G Roberts等,碳纤维微电极电化学预处理引起的表面改变的研究;(8)A Polpke等,碳纳米管阵列的提高功能化的处理。     

碳纤维基能源器件研究和应用进展

半个多世纪以来,碳纤维及碳纤维增强复合材料因其优异的力学性能、比强度、比模量、轻质、导电性以及热/化学稳定性,逐渐成为航空航天、建筑、运输、生物医用、体育用品以及电子电气等诸多应用领域一类非常重要的高性能结构材料。近二十多年来,得益于纳米材料与技术以及高效可再生能源器件的迅速发展,力学性能突出的碳纤维(包括工业化碳纤维、碳纤维织物、碳纳米纤维以及碳纳米管纤维等)凭借高的导电性、电化学特性、多孔以及表面可修饰性等优点,开始作为良好的电极材料应用于多种电化学能源器件与光电转换能源器件中,并得到了广泛的研究。本文首次综述了碳纤维基能源器件的研究进展,从认识碳纤维的发展历史与应用出发,介绍了碳纤维的表面功能化与电极制备的相关基础知识,重点综述了当前国内外碳纤维能源器件的发展概况,详细介绍了碳纤维作为功能电极材料在燃料电池、微生物燃料电池、锂离子电池、电化学电容器以及太阳能电池等领域的研究和发展概况。最后,通过分析当前碳纤维能源器件研究领域的现状,对该领域在材料制备工艺、电极设计、器件性能优化与器件集成技术等方面面临的挑战和未来研究方向进行了预测和探讨。     

碳纤维表面原位SiC纳米纤维的合成与生长

基于化学气相反应法,以高纯Si和SiO₂为反应源材料,在碳纤维表面原位生长β-SiC纳米纤维。采用XRD、SEM和TEM 等分析测试手段对SiC纳米纤维进行了表征分析,研究了不同反应温度和时间对生成β-SiC纳米纤维微观形貌和结构的影响,并探讨了β-SiC纳米纤维的生长机制。研究结果表明：采取化学气相反应法能够制备高质量、高纯度的β-SiC纳米纤维,纳米纤维的直径约为100~300 nm。随着反应温度的提高和时间的延长,纳米纤维的产额增加,且微观组织形貌发生了变化。结合制备过程和纳米纤维微观结构的观察分析,表明气-固(VS)机制是SiC纳米纤维生长的主要机理。     

氧化钡促进的Co/SiO2催化剂的还原性能和分解甲烷活性

 利用等体积浸渍法制备了氧化硅负载钴催化剂．通过程序升温还原、氢化学吸附、氧滴定和催化活性评价等手段研究了氧化钡对Co／SiO2的还原性能、钴分散度和颗粒度、分解甲烷活性及其稳定性等的影响．研究结果表明，氧化钡明显地影响Co／SiO2的还原性能；添加2％氧化钡提高了Co／SiO2在中温（450℃）条件下的还原度；氧化钡的还原对Co／SiO2还原的诱导、氧化钡与氧化硅及与氧化钴之间的相互作用是导致Co／SiO2还原性能变化的原因．氧化钡提高了Co／SiO2的初活性和钴的分散度，降低了钴的颗粒度；添加0．5％～1．5％氧化钡有利于提高Co／SiO2的稳定性．钴的分散度和颗粒度影响Co／SiO2的活性和稳定性；氧化钡的强供电效应也是提高Co／SiO2活性和稳定性的重要因素．甲烷分解生成的碳物种覆盖了钴活性中心，导致Co／SiO2初活性下降；但大部分碳物种并不沉积在钴活性中心上，可能形成了碳纤维生长在载体和钴活性中心之间．     

载气气氛对Co/MgMoO4催化剂CVD法高效合成碳纳米材料的影响

High yield and quality mutli-walled carbon nanotube (MWNT) bundles and carbon nanofibers were synthesized by catalytic decomposition of methane over Co/MgMoO₄ catalyst at 1 000 ℃. TEM studies showed that the products were mainly carbon nanofibers without carrier gas and were all MWNT bundles with hydrogen or nitrogen as carrier gas. Thermal gravimetric analyses (TGA) on the raw product indicated that the purity of MWNT was higher than 95wt%. The growth mechanism of carbon nanofibers and MWNTs was also discussed.     

碳纤维微电极负载金纳米粒子用于绿茶中儿茶素的检测

本文开发了基于纳米金修饰的碳纤维超微电极(CFME)用于儿茶素的定量检测。通过使用柠檬酸三钠还原氯金酸制得纳米金粒子(AuNPs),采用恒电位电沉积法将纳米金修饰在CFME表面。在pH 2.00的Tris-HCl缓冲溶液中,采用差分脉冲法和循环伏安法考察了修饰前后电极对儿茶素的电催化性能。结果表明,纳米金修饰电极对儿茶素具有明显的电催化效果。在优化实验条件下,纳米金修饰的碳纤维超微电极(AuNPs/CFME)与儿茶素浓度在1.00×10^-3~10.0μmol/L范围内呈良好的线性关系,且AuNPs/CFME的电化学性能非常稳定,具有良好的重现性。该方法操作简单,准确性高,可用于对儿茶素进行定量检测。     

黄麻基碳纤维/MnO/C锂离子电池负极材料的制备及其电化学性能

利用黄麻碳化后的纤维和吡咯单体作为还原剂,高锰酸钾作为氧化剂,通过原位氧化还原反应法合成了碳纤维/MnO/C一维复合物。扫描电子显微镜(SEM)结果显示,MnO/C纳米颗粒分布在碳纤维的外壁上,MnO被包裹在由聚吡咯碳化而来的碳中,MnO/C纳米颗粒大小为50~150 nm。将制备的产物作为锂离子电池负极材料进行充放电测试,结果表明当电流密度为100mA·g~(-1)时,循环50次后仍具有410 mAh·g~(-1)的比容量,同时也展现了良好的倍率性能。     

嵌锁式CFRP方形蜂窝夹芯梁低速冲击响应及失效机理

采用嵌锁组装工艺制备了碳纤维/树脂基复合材料方形蜂窝夹芯梁,实验研究了低速冲击载荷下简支和固支夹芯梁的动态响应及失效机理,获得了不同冲击速度下夹芯梁的失效模式,分析了其损伤演化过程和失效机理,探讨了冲击速度、边界条件、面板质量分布以及槽口方向等因素对夹芯梁破坏模式及承载能力的影响。研究结果表明,芯材长肋板槽口方向对夹芯梁的失效模式有较大影响,槽口向上的芯材跨中部分产生了挤压变形,而槽口向下的芯材跨中部分槽口在拉伸作用下出现了沿槽口开裂失效,继而引起面板脱粘和肋板断裂;同等质量下,较厚的上面板设计可以提高夹芯梁的抗冲击能力,冲击速度越大,夹芯梁的峰值载荷和承载能力越高;固支边界使得夹芯梁的后失效行为呈现出明显的强化效应,在夹芯梁跨中部分发生初始失效后出现了后继的固支端芯材和面板断裂失效模式。