高导热泡沫炭孔壁金属镀层的研究

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中文摘要：泡沫炭具有低密度、耐高温、耐酸碱、耐腐蚀、低热膨胀系数等特点，可作为优质的夹层材料、导热材料、能量储备电极、能量吸收材料、催化剂的载体等，是近年来最具发展前景的一类炭材料。但是泡沫炭的导热导电、机械性能仍在一定程度上限制了它在一些领域的应用，因此对泡沫炭进行改性以获得更高的机械性能、导热导电等性能是泡沫炭应用研究的关键。本文主要通过特殊化学镀的方法对孔隙率为60％～80％中间相沥青基泡沫炭进行表面金属铜、银涂层的研究，并以石墨板为模拟基材研究深孔狭缝内化学镀的影响因素，采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)、XRD、电导率仪、万能试验机等表征手段、方法研究镀层的性能，采用冷热循环法进行测试镀层结合力。 (1)通过石墨板模拟不同大小的深孔狭缝，对内部化学镀铜进行研究，结果表明:深孔狭缝的大小及其在镀液中的放置方向影响缝隙内部的化学镀铜，主要是通过影响反应产物H2的逃逸难易进而影响其内部的化学镀铜效果; (2)研究化学镀铜溶液各因素对泡沫炭的影响，确定最优的工艺条件:CuSO4·5H2O20 g/L，络合剂中四水合酒石酸钾钠20 g/L，EDTA·2Na·2H2O26g/L;甲醛20 mL/L，2，2'-联吡啶20mg/L。操作条件，pH=12.1～12.4，温度T:30～40℃; (3)真空与超声共辅助条件下的化学镀铜，能使泡沫炭内的孔隙壁产生均匀致密的镀铜层，同时超声与真空的间歇性引入使化学镀的速率提高了1.5倍左右。镀层结合力较好。化学镀铜处理显著提高了泡沫炭的强度和电导率，铜含量为15.5％时，电导率从700S/cm增加至1885.8S/cm，压缩强度从0.7MPa增强至1.66MPa，压缩弹性模量从72.93MPa增强至162.11MPa。真空超声流动化学镀铜，能使大块泡沫炭内的孔隙壁各部分产生均匀致密的镀铜层。且泡沫炭内部各处镀层的差异较小，镀层结合力较好。同时提高了镀液的稳定性，增大了铜的利用率。 (4)分别通过化学镀银与置换镀银两种方法分别对泡沫炭进行镀银。结果表明:采用置换镀银法，成功实现了泡沫炭内部孔隙壁的均匀镀银，泡沫炭孔隙壁被银完全包覆且镀层结合紧密，结合力强;置换镀银后的泡沫炭的电导率和压缩强度得到了很大的提高，当银含量达15.8％时，镀银泡沫炭电导率700S/cm增加至2055S/cm;当银含量增大到13.5％时，压缩强度从0.54MPa增大至1.05MPa，增加1.9倍。

作者：

翟丽丽

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关键词：

中间相沥青基泡沫炭金属镀层化学镀机械性能冷热循环法结合力

授予学位：

硕士

学科专业：

化学工程

导师：

刘秀军

学位年度：

2014

学位授予单位：

天津工业大学

语种：

中文

中图分类号：