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氧化石墨烯/炭纤维复合增强体的制备及对环氧树脂复合材料界面性能影响

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新型炭材料 2018年第6期33卷 595-604页

作者：刘玉婷姚婷婷宋红艳吴刚平中国科学院山西煤炭化学研究所碳纤维制备技术国家工程实验室山西太原030001

为了改善炭纤维/环氧树脂复合材料的界面性能,以对硝基苯胺为原料,通过两步重氮化还原反应,在炭纤维表面共价接枝氧化石墨烯,制备出氧化石墨烯/炭纤维(GO/CF)复合增强体。研究了反应机理,并对改性前后炭纤维表面的化学结构、微观形貌、... 详细信息

为了改善炭纤维/环氧树脂复合材料的界面性能,以对硝基苯胺为原料,通过两步重氮化还原反应,在炭纤维表面共价接枝氧化石墨烯,制备出氧化石墨烯/炭纤维(GO/CF)复合增强体。研究了反应机理,并对改性前后炭纤维表面的化学结构、微观形貌、表面粗糙度、单丝拉伸强度和炭纤维/环氧树脂复合材料的界面性能等进行了测试分析。结果表明,接枝GO后,炭纤维表面粗糙度增加了188%,单丝拉伸强度提高了13. 2%,断裂伸长率增加12. 1%,界面黏结强度提高了80. 2%。

关键词：氧化石墨烯炭纤维重氮盐电化学还原共价键

炭纤维表面SiC/SiO_2抗氧化涂层的溶胶凝胶法制备

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新型炭材料 2013年第3期28卷 208-214页

作者：夏克东吕春祥杨禹中国科学院山西煤炭化学研究所碳纤维制备技术国家工程实验室山西太原030001 中国科学院大学北京100049

采用溶胶凝胶法,并经高温热处理在炭纤维表面制备SiC/SiO2陶瓷涂层。通过X-射线光电子能谱、X-射线衍射、扫描电镜等分析SiC/SiO2涂层的结构与形貌。通过热重分析研究炭纤维涂层前后的抗氧化性能。结果表明,均匀、无裂纹的SiC/SiO2涂层... 详细信息

采用溶胶凝胶法,并经高温热处理在炭纤维表面制备SiC/SiO2陶瓷涂层。通过X-射线光电子能谱、X-射线衍射、扫描电镜等分析SiC/SiO2涂层的结构与形貌。通过热重分析研究炭纤维涂层前后的抗氧化性能。结果表明,均匀、无裂纹的SiC/SiO2涂层可改善炭纤维的抗氧化性能,而且涂层炭纤维的抗氧化性能随着溶胶浓度和热处理温度的升高而增加。与原始炭纤维相比,具有300nm涂层厚度的炭纤维起始氧化温度提高了200℃。但是当涂层超过一定厚度时,涂层开裂脱落,炭纤维的抗氧化性能降低。SiC/SiO2涂层炭纤维的拉伸强度与原始纤维相比降低了37.7%,在700℃等温氧化90 min,涂层纤维的拉伸强度为1.37GPa,仍保留一定的强度。

关键词：溶胶凝胶炭纤维抗氧化 SiC SiO2涂层

聚酰亚胺改性炭纤维增强聚苯硫醚复合材料的制备及表征

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新型炭材料 2019年第1期34卷 68-74,126页

作者：汪永花张寿春刘沛沛经德齐张兴华中国科学院山西煤炭化学研究所碳纤维制备技术国家工程实验室山西太原030001 中国科学院大学北京100049

以均苯四甲酸(PMDA)和4,4’二氨基二苯醚(ODA)为原料合成聚酰胺酸(PAA),并以此为上浆剂对炭纤维实施上浆处理,通过热酰亚胺化的方法在炭纤维表面形成聚酰亚胺(PI)上浆层,用于提高炭纤维/聚苯硫醚(CF/PPS)界面结合强度。通过扫描电子显... 详细信息

以均苯四甲酸(PMDA)和4,4’二氨基二苯醚(ODA)为原料合成聚酰胺酸(PAA),并以此为上浆剂对炭纤维实施上浆处理,通过热酰亚胺化的方法在炭纤维表面形成聚酰亚胺(PI)上浆层,用于提高炭纤维/聚苯硫醚(CF/PPS)界面结合强度。通过扫描电子显微镜和X射线光电子能谱仪对PI上浆炭纤维表面进行分析,结果表明在炭纤维表面形成一层连续且均匀的PI涂层,且经PI处理后的炭纤维表面高活性碳含量比未处理炭纤维提高了9.72%。相比于未处理CF/PPS复合材料,PI上浆CF/PPS复合材料的层间剪切强度、压缩强度和压缩模量分别提高了26.39%、26.02%和19.64%。

关键词：炭纤维聚苯硫醚表面改性界面结合强度

炭纤维表面聚酰亚胺涂层的制备及表征（英文）

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新型炭材料 2015年第2期30卷 115-121页

作者：原浩杰吕春祥张寿春吴刚平中国科学院山西煤炭化学研究所碳纤维制备技术国家工程实验室山西太原030001 中国科学院大学北京100049

采用一种不含有机溶剂的聚酰胺酸上浆剂实施上浆处理,为在T300级炭纤维（3 k）表面制备聚酰亚胺（ PI）涂层提供一种绿色途径。通过傅里叶变换红外光谱和扫描电子显微镜对PI涂覆炭纤维的表面进行分析,结果表明,在炭纤维表面形成一层连... 详细信息

采用一种不含有机溶剂的聚酰胺酸上浆剂实施上浆处理,为在T300级炭纤维（3 k）表面制备聚酰亚胺（ PI）涂层提供一种绿色途径。通过傅里叶变换红外光谱和扫描电子显微镜对PI涂覆炭纤维的表面进行分析,结果表明,在炭纤维表面形成一层连续且均一的PI涂层。通过热重分析和单丝拉伸测试,考察炭纤维的热稳定性。与包含环氧上浆剂的炭纤维相比,在耐高温树脂的加工温度范围（300~400℃）内PI涂覆炭纤维表现出优异的热稳定性,起始分解温度与5%热失重温度分别高达567℃及619℃。此外,在空气中、400℃条件下氧化1 h后,PI涂覆炭纤维的拉伸强度仅下降6%,明显低于包含环氧上浆剂炭纤维（拉伸强度下降22%）。

关键词：炭纤维表面改性热稳定性聚酰亚胺涂层

炭涂层硅/石墨烯纳米复合材料的制备及其储锂性能

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新型炭材料 2014年第4期29卷 295-300页

作者：李海吕春祥中国科学院山西煤炭化学研究所碳纤维制备技术国家工程实验室山西太原030001 中国科学院大学北京100049

石墨烯、柠檬酸和硅纳米颗粒的乙醇混合物经超声分散、乙醇挥发和热处理(800℃1h)制备出炭涂层硅/石墨烯(Si@C/G)纳米复合材料。透射电镜表明,Si纳米颗粒的表面形成了一层厚度约为2nm的均匀炭涂层,石墨烯片层支撑着Si@C纳米粒子,且两者... 详细信息

石墨烯、柠檬酸和硅纳米颗粒的乙醇混合物经超声分散、乙醇挥发和热处理(800℃1h)制备出炭涂层硅/石墨烯(Si@C/G)纳米复合材料。透射电镜表明,Si纳米颗粒的表面形成了一层厚度约为2nm的均匀炭涂层,石墨烯片层支撑着Si@C纳米粒子,且两者具有较强的相互作用。作为锂离子电池负极材料,Si@C/G电极具有较高的库仑效率,在500 mA·g-1的电流密度下,100卷循环后比容量为1431mAh·g-1,表现出优越的循环稳定性。Si@C/G优异的电化学性能归因于石墨烯片层的高导热率、高导电率和优良的机械柔韧性。

关键词：硅纳米颗粒石墨烯炭涂层锂离子电池

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SiOC陶瓷涂层改善炭纤维的抗氧化性能

新型炭材料 2015年第3期30卷 236-243页

作者：夏克东吕春祥杨禹中国科学院山西煤炭化学研究所碳纤维制备技术国家工程实验室山西太原030001 中国科学院大学北京100049

以乙烯基改性的硅氧烷作为溶胶凝胶前驱体在炭纤维表面制备出SiOC陶瓷涂层。采用扫描电镜、X-射线衍射、X-射线光电子能谱、拉曼光谱以及热重分析对涂层进行表征。炭纤维的力学性能通过单丝拉伸强度测试研究。结果表明,无定型的Si OC涂... 详细信息

以乙烯基改性的硅氧烷作为溶胶凝胶前驱体在炭纤维表面制备出SiOC陶瓷涂层。采用扫描电镜、X-射线衍射、X-射线光电子能谱、拉曼光谱以及热重分析对涂层进行表征。炭纤维的力学性能通过单丝拉伸强度测试研究。结果表明,无定型的Si OC涂层由SiCxO4-x结构单元和自由碳相组成。SiOC涂层可改善炭纤维的抗氧化性能。涂层脱落与表面裂纹导致纤维拉伸强度降低以及weibull模量增加。与未涂层纤维相比,具有200nm涂层厚度的炭纤维初始氧化温度可提高150℃,其单丝拉伸强度为2.32 GPa。

关键词：抗氧化炭纤维 SiOC涂层溶胶凝胶力学性能

石墨烯/炭纤维/聚醚醚酮复合材料的制备及性能

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新型炭材料 2017年第2期32卷 152-159页

作者：苏亚男张寿春张兴华赵振波陈成猛经德齐中国科学院山西煤炭化学研究所碳纤维制备技术国家工程实验室山西太原030001 中国科学院大学北京100049

使用层间喷涂法制备了石墨烯/炭纤维/聚醚醚酮(GR/CF/PEEK)复合材料,对材料微观形态、力学性能、热学以及电学性能进行了分析。结果表明,0.1 wt%的石墨烯的加入即可使复合材料的层间剪切强度(ILSS)从57.3 MPa增加到77.6 MPa,弯曲强度和... 详细信息

使用层间喷涂法制备了石墨烯/炭纤维/聚醚醚酮(GR/CF/PEEK)复合材料,对材料微观形态、力学性能、热学以及电学性能进行了分析。结果表明,0.1 wt%的石墨烯的加入即可使复合材料的层间剪切强度(ILSS)从57.3 MPa增加到77.6 MPa,弯曲强度和弯曲模量分别从1 226.2 MPa、64.5 GPa增加到1 512.3 MPa、73.6 GPa。差示扫描量热结果证明少量石墨烯的加入能够提高复合材料基体的结晶度。同时复合材料的热导率和电导率也随着石墨烯含量的增加而增加,加入0.5 w t%的石墨烯,复合材料的热导率和电导率与未加入石墨烯相比分别增加了15.5%和73.1%。GR/CF/PEEK复合材料与CF/PEEK相比具有更优良的综合性能。

关键词：石墨烯/炭纤维/聚醚醚酮热塑性复合材料力学性能导热性能导电性能

水热法制备还原氧化石墨烯担载Ni(OH)_2纳米带复合材料及其电容特性

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新型炭材料 2017年第6期32卷 527-534页

作者：李倩吕春祥陈成猛谢莉婧袁淑霞中国科学院山西煤炭化学研究所中国科学院炭材料重点实验室山西太原030001 中国科学院大学北京100049 中国科学院山西煤炭化学研究所碳纤维制备技术国家工程实验室山西太原030001

以氧化石墨烯溶液和硝酸镍为原料,采用一步水热法制备了Ni(OH)_2/还原氧化石墨烯(Ni(OH)_2@RGO)复合材料。在Ni(OH)_2/还原氧化石墨烯的研究中,两组分间的配比对复合物的形貌和电化学活性具有显著的影响。在最佳配比下(RGO含量26.7%),Ni... 详细信息

以氧化石墨烯溶液和硝酸镍为原料,采用一步水热法制备了Ni(OH)_2/还原氧化石墨烯(Ni(OH)_2@RGO)复合材料。在Ni(OH)_2/还原氧化石墨烯的研究中,两组分间的配比对复合物的形貌和电化学活性具有显著的影响。在最佳配比下(RGO含量26.7%),Ni(OH)2以纳米带形式担载于石墨烯片相互搭接成的三维网络结构中,从而可暴露更多的活性位点和有效比表面积,利于展现更好的电化学性能。该复合材料用作超级电容器电极材料时,展现了高的比电容(在1 A·g^(-1)下的比电容高达1 804 F·g^(-1)),良好的倍率性能(在25 A·g^(-1)下比电容保持率仍在46%以上),以及优异的循环稳定性(在2 A·g^(-1)下循环2 000次的电容保持率为90.3%)。

关键词：水热合成 Ni(OH)2 石墨烯电化学性能

氧化石墨烯和石墨相氮化碳增强炭/酚醛复合材料界面热烧蚀性能对比

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新型炭材料 2019年第1期34卷 29-37,123页

作者：马媛媛杨禹吕春祥吕晓轩武世杰尉壮中国科学院山西煤炭化学研究所中国科学院炭材料重点实验室山西太原030001 中国科学院大学北京100049 中国科学院山西煤炭化学研究所碳纤维制备技术国家工程实验室山西太原030001

为了提高炭/酚醛复合材料的烧蚀性能,分别采用两种炭纳米填料对纤维增强体界面进行改性。以氧化石墨烯(GO)和酸化石墨相氮化碳(ag-C_3N_4)改性低负载(0.05 wt%～0.2 wt%)的炭/酚醛复合材料。用氧乙炔火焰、SEM、XRD、Raman研究烧蚀面形... 详细信息

为了提高炭/酚醛复合材料的烧蚀性能,分别采用两种炭纳米填料对纤维增强体界面进行改性。以氧化石墨烯(GO)和酸化石墨相氮化碳(ag-C_3N_4)改性低负载(0.05 wt%～0.2 wt%)的炭/酚醛复合材料。用氧乙炔火焰、SEM、XRD、Raman研究烧蚀面形貌与纤维石墨化度。结果表明:随着GO和ag-C_3N_4含量由0升至0.2 wt%,GO/CF-PR和ag-C_3N_4/CF-PR复合材料的耐烧蚀性能均呈现先增加后降低的趋势。其中以0.1 wt%添加量为最佳,0.1ag-C_3N_4/CF-PR和0.1GO/CF-PR复合材料比起纯的CF-PR的质量烧蚀率分别降低44.42%和28.96%,归因于ag-C_3N_4和GO可显著提高基体的炭残率和烧蚀区纤维表面的石墨化度。

关键词：氧化石墨烯酸化g-C3N4 炭/酚醛复合材料耐烧蚀