蒙烯玻璃纤维布的电加热性能研究

作     者：邹良宇 顾伟 姬仁浩 袁昊 金森林 王强 韩慧平 ZOU Liangyu;GU Wei;JI Renhao;YUAN Hao;JIN Senlin;WANG Qiang;HAN Huiping

作者机构：北京石墨烯研究院中试示范中心北京100095 北京大学化学与分子工程学院北京100871 中国计量科学研究院国家市场监管技术创新中心石墨烯计量与标准技术北京100029 

出 版 物：《功能材料》 (Journal of Functional Materials)

年 卷 期：2024年第55卷第3期

页      面：3138-3143页

核心收录：

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

基　　金：国家市场监管技术创新中心(石墨烯计量与标准技术)项目(AKYKF2207) 

主　　题：蒙烯玻璃纤维 电加热 热导率 面电阻 

摘      要：蒙烯玻璃纤维布是一种采用化学气相沉积技术将石墨烯薄膜包覆在玻璃纤维表面制成的复合材料,其电加热性能表现优异。为了研究蒙烯玻璃纤维布电加热性能,推动其在航空、航天、风电等领域的应用,对呈现不同面电阻阻值的蒙烯玻璃纤维布进行了电加热性能的测试。结果表明,在宏观层面上,蒙烯玻璃纤维布颜色均匀,无明显色差,编织丝束间呈方形孔,且孔径均一,分布均匀,单丝纤维直径7.5μm,其中单束丝束共有312根单丝,丝束间方孔间距在430.27~438.34μm,捻度控制在70捻左右;在微观层面上,通过场发射环境扫描电子显微镜(SEM)可以看到石墨烯均匀的覆盖在纤维布丝束表面,无起皮、包覆不完全、褶皱等现象,其单丝表面光滑洁净,而拉曼光谱仪(Raman)观察到了石墨烯明显的2D和G峰。通过施加直流电研究蒙烯玻璃纤维布的电加热性能,当施加相同的电压时,面电阻越低,升温速率越快,电加热温度稳定值也越高;在270 V直流电压下,150Ω/的蒙烯玻璃纤维布的电加热温度可以快速稳定在543℃,升温速率可达185.1℃/s;而对于面电阻较大的蒙烯玻璃纤维布来说,相同电压下温度稳定值和升温速率均呈大幅下降趋势,且不同面电阻规格的蒙烯玻纤布的面电阻与电加热温度呈负相关;在不同额定电压下的电加热性能显示,施加在蒙烯玻纤布上的输入电压与电加热温度呈正相关。