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期刊信息/Journal information
新型炭材料
中国科学院山西煤炭化学研究所
新型炭材料

中国科学院山西煤炭化学研究所

成会明

双月刊

1007-8827

tcl@sxicc.ac.cn

0351-2025254

030001

太原市165信箱

新型炭材料/Journal New Carbon MaterialsCSCD北大核心CSTPCDEISCI
查看更多>>本刊创刊于1985年，是由中国科学院主管，中国科学院山西煤炭化学研究所主办，科学出版社出版，向国内外公开发行的国家级学术刊物(季刊)。刊载内容为有关炭材料及其分支学科的基础科学、技术科学和与炭材料有关的边缘学科领域研究的最新成果，设有研究论文、研究简报、综述、专论、学术活动信息等栏目。主要读者对象是从事与炭材料的研究、制造、应用、教学有关的广大科技工作者和高等院校师生。
正式出版
收录年代

    催化法制备中间相沥青的研究进展

    马子辉杨桃宋燕陈文胜...
    583-610页
    查看更多>>摘要：中间相沥青具有高的纯度和优异的取向性,是高性能炭材料的优质前驱体.然而,高性能中间相沥青的制备仍面临着巨大挑战.低温催化缩聚方法更有利于合成中间相沥青,避免了热缩聚方法产生高温自由基反应的影响.此外,该反应条件温和且易于控制,可以显著提高中间相沥青的产率,容易将环烷基特性引入分子中,因此,催化缩聚是合成高可纺丝性中间相沥青的最佳制备方法.本文对制备不同中间相沥青的原料预处理方法进行了概要,并阐述了近年来不同催化体系的反应机理和相关研究进展.最后,总结并展望了如何利用催化剂-促进剂体系制备高质量的中间相沥青,有望为今后高质量沥青分子的设计提供独特的理念和可靠的理论指导.

    中间相沥青催化缩聚路易斯酸布朗斯特酸催化剂-助剂体系

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    低阶煤基炭材料研究进展

    宋文革曾红久王斌黄显虹...
    611-632页
    查看更多>>摘要：低阶煤因其储量丰富、富含多环芳烃有机物、含碳量高、成本低等特点,被认为是炭材料的优质前驱体.然而,由于不同低阶煤的灰分、微观结构、界面的差异,导致了煤基炭材料结构、性能难以有效调控的问题.近年来,研究人员提出了低阶煤基炭材料微观结构、表界面调控的有效方法.本文重点总结了低阶煤制备吸附活性炭、电容炭、硬炭、石墨和纳米炭材料的差异化策略,进一步讨论了煤种和工艺对煤基炭材料的微观结构、界面特性和官能团种类等的影响.同时介绍了煤基炭材料在吸附、超级电容器和碱金属电池中的应用.最后,展望了低级煤基炭材料未来研究的方向和挑战.

    低阶煤电容炭硬炭煤基石墨活性炭

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    真空抽滤结合反应熔渗法制备ZrB2-ZrC-SiC改性炭/炭复合材料的力学性能与烧蚀行为

    张佳平苏晓宣李鑫港王润宁...
    633-644页
    查看更多>>摘要：先进飞行器的研发依赖于高性能热结构材料,超高温陶瓷改性的炭/炭复合材料是一种理想的候选材料.然而,传统的制备方法要么效率低、成本高,要么陶瓷在基体中不均匀分布.与传统的反应熔渗ZrSi2工艺制备的C/C-ZrC-SiC复合材料相比,通过真空过滤ZrB2并结合反应熔渗制备的C/C-ZrB2-ZrC-SiC复合材料具有陶瓷相含量高且分布均匀的优点.与C/C-ZrC-SiC复合材料相比,C/C-ZrB2-ZrC-SiC复合材料的质量和线性烧蚀率分别降低了 68.9％和29.7％.烧蚀性能得到改善的原因在于B2O3的挥发带走了部分热量,而且ZrO2的分布更加均匀,有助于形成连续的ZrO2-SiO2保护层,从而阻碍氧气渗入,降低烧蚀程度.

    炭/炭复合材料ZrB2-ZrC-SiC真空抽滤反应熔渗烧蚀

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    富勒烯诱导体型中间相沥青形成中间相炭微球

    陈文胜刘澜涛王政段淳枫...
    645-654页
    查看更多>>摘要：中间相沥青(Mesophase pitch,MP)形态的可控转变对于研究MP的形成机理和应用具有重要的现实意义.本研究将富勒烯(fullerene,C60)添加于萘基中间相沥青(Naphthalene-based mesophase pitch,NMP)中,并进行热处理,实现了中间相显微形态从融并体型到球状的转变.通过偏光显微镜和扫描电子显微镜研究了 C60添加量和热处理温度对中间相形态转变的影响.热重分析、傅立叶变换红外光谱、X射线衍射和拉曼光谱对C60诱导NMP成球这一物理过程进行了印证.结果表明,在300～320 ℃的热处理温度下,添加5％的C60可以使融并体型中间相转化为球形液晶态MP,中间相小球的尺寸随温度升高而增大.此外,建立了一个模型来解释C60在转变过程中的独特π电子诱导效应.本工作揭示了 C60诱导下的中间相的形态转变行为,为后续中间相形态的调控及应用研究提供了新思路.

    逆向转化富勒烯诱导机理中间相织构π电子诱导效应中间相微球

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    含氮/氯芳烃制备高性能合成沥青

    张玉坤林雄超高红凤席文帅...
    655-667页
    查看更多>>摘要：芳香族单体制备合成沥青在分子水平上易于调控取向结构,有利于高性能炭纤维的制备.本研究以含氮和含氯芳烃为前驱体,采用C1和/或N诱导取代聚合反应制备了合成沥青.通过考察不同合成条件下沥青的结构变化,系统地验证了卤化强化合成工艺,并对制备高性能炭纤维的反应机理进行了深入探讨.结果表明,喹啉中的吡啶N具有较强的亲电功能,是与含氯芳烃偶联诱导聚合反应的有效活性位点.这些自由基之间的相互反应会引起强烈的均聚和寡聚.较高的合成温度和较长的保留时间有利于提高聚合度,从而提高合成沥青的软化点.通过指定的Cl自由基和甲基取代过程,形成了线性的分子结构,为制备高可纺沥青提供了条件.得到了软化点为258.6 ℃的高质量可纺沥青和抗拉强度为1 163.82 MPa的炭纤维.本研究有望为制备高质量可纺沥青提供一种相对简单、安全的方法.

    喹啉1-氯甲基萘合成沥青可纺性炭纤维

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    Raman和FTIR光谱半定量分析中间相沥青基泡沫炭的结构演变行为

    刘越常胜凯苏展鹏黄祖健...
    668-680页
    查看更多>>摘要：以中间相沥青(MP)为原料,经450 ℃发泡、320 ℃预氧化、1 000 ℃炭化和2 800 ℃石墨化工艺制备了石墨化泡沫炭(GFm).同时研究并比较了 MP前驱体经球磨或液相萃取预处理后制备的GFm在结构和性能上的差异,对每个制备阶段样品的拉曼光谱和红外光谱图进行了半定量计算分析.在此基础上,结合半定量光谱分析提供的泡沫炭结构和化学成分的详细信息及其显微观察特征,深入分析了制备过程中由MP到GFm的结构演变行为.结果表明:球磨可以使MP中芳烃组分分布趋于集中,有助于均匀发泡,从而获得孔径均匀、综合性能较优的GFm.液相萃取有助于去除MP中的轻组分,同时保留大的芳烃分子,在后处理过程中形成具有最大平均尺寸的碳质微晶平面,从而获得石墨化程度最高、开孔最少的GFm,并呈现出最佳的抗压性能(2.47 MPa)、最高的热导率(64.47 W/(m·K))和最低的电阻(13.02 μΩ·m).因此,本文建立的半定量光谱分析与显微观察相结合的表征策略,为中间相沥青基泡沫炭的结构演变分析及其可控制备提供了可靠的理论知识.

    中间相沥青泡沫炭拉曼光谱红外光谱石墨化

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    PES-C增韧E51/DETDA环氧树脂及其炭纤维复合材料的研究

    武荣鹏张兴华魏兴海经德齐...
    681-691页
    查看更多>>摘要：一种能有效提高炭纤维复合材料层间韧性的增韧剂对于各种应用都至关重要.本文研究了酚酞聚芳醚砜(PES-C)对E51/DETDA环氧树脂及其炭纤维复合材料的增韧效果.SEM结果显示,PES-C/环氧树脂混合物形成了海岛相和双连续相结构.加入15phrPES-C后,混合物的Tg增加了 51.5 ℃.同时,混合物的弯曲强度、冲击强度和断裂韧性分别提高了 41.1％、186.2％和42.7％.这些提升可归因于PES-C/环氧树脂系统的相结构.此外,PES-C薄膜被用作夹层以改善炭纤维复合材料的二型断裂韧性(GⅡC).7μmPES-C薄膜增韧层压板的GⅡC值比对照层压板提高了 80.3％,GⅡe的显著增加可归因于插层区域的内聚破坏和塑性变形.

    环氧树脂炭纤维复合材料酚酞聚芳醚砜断裂韧性

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    炭纤维/聚醚酮酮湿法复合诱导非晶态粘附以增强界面剪切强度

    张凤李博澜焦梦晓李言博...
    692-702页
    查看更多>>摘要：炭纤维与聚醚酮酮之间的界面粘接是影响其复合材料力学性能的关键因素,因此如何高效地将聚醚酮酮浸透到炭纤维束中尤为关键.本工作基于聚醚酮酮的高溶解性,采用湿法加工策略将其引入到炭纤维表面.聚醚酮酮优异的润湿性保证其在炭纤维表面完全覆盖并紧密结合,使微液滴法评估界面剪切强度成为可能.通过溶液浸渍,聚醚酮酮可以完全均匀地填充炭纤维束内部,从而获得较高的层间剪切强度.研究表明炭纤维与聚醚酮酮的最大界面剪切强度和层间剪切强度分别达到107.8和99.3 MPa.这种优异的力学性能归因于理想复合所带来的限域效应使得聚醚酮酮在炭纤维间形成了非晶态结构,从而显著提高了粘附作用.

    聚醚酮酮炭纤维润湿性非晶态粘附界面强度

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    碳纳米管/炭纤维/环氧树脂界面的原位热拉曼成像与应力分析

    何敬宗陈师马政坤吕永根...
    703-714页
    查看更多>>摘要：研究纤维增强复合材料的界面行为和内部热应力分布对于评估其性能和可靠性至关重要.采用电泳沉积(EPD)技术制造了碳纳米管(CNT)/炭纤维(CF)混合纤维.将CNT作为拉曼传感介质(CNTR)分散在环氧树脂(epoxy)中,对CF/epoxy和CNT/CF/epoxy复合材料的界面性能进行了分析.通过捕捉不同温度下CNTR在环氧树脂中的G'带位置分布,高度模拟了相关的局部热应力变化.研究发现,随着温度的升高,G'波段向较低的波段位置移动,在100 ℃时达到2.43 cm-1的最大差异.详细研究了 CNT/CF与基体之间的界面结合以及热处理过程(100 ℃)中的应力分布和变化.这对利用原位热拉曼成像技术研究纤维增强复合材料中的热应力具有重要的参考价值.

    热拉曼成像应力分布炭纤维碳纳米管界面

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    高韧性低黏度碳纳米管/聚醚酰亚胺/聚醚醚酮纳米复合材料的研究

    宋九鹏肇研李学宽熊舒...
    715-728页
    查看更多>>摘要：聚醚醚酮(PEEK)具有良好的力学性能,但其较高的熔体黏度,加工过程困难,因而限制了其广泛应用.本文采用湿粉法制备碳纳米管(CNTs)和聚醚酰亚胺(PEI)修饰的PEEK纳米复合材料,纳米复合材料的熔体黏度降低约50％.CNTs和PEI的加入使纳米复合材料的韧性得到提高.当PEI含量为4.95％,CNTs含量为0.05％时,纳米复合材料的断裂延伸率提高了 129％,拉伸断裂能提高了 97％.通过该方法制备的纳米复合材料熔体黏度较低,均匀分散的CNT/PEI可在不影响耐热性的前提下有效降低PEEK纳米复合材料的加工难度.这种粉末共混改性的方法有望应用于热塑性复合材料的粉末浸渍工艺或激光烧结技术.

    纳米复合材料机械性能流变特性微观结构分析

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