SiC包覆改性碳质纤维复合材料的制备及吸波性能研究
发布时间：2021-01-26 22:47
近年来,随着无线通讯和电子设备的广泛使用,电磁辐射污染日益严重。恶化的电磁环境不仅会影响人类的健康,而且会干扰电子仪器设备的正常工作。因此,具有薄厚度、低密度、宽频带、强吸收、耐高温等优良性能的新型吸波材料的研发迫在眉睫。SiC涂覆碳质纤维复合材料充分利用了纤维优异的高温力学性能和SiC的优异介电性能,在日常电子设备和军事战略武器等方面具有广泛的应用前景,是目前最有发展前途的高温结构功能一体化吸波材料之一。本文以Si粉为硅源,葡萄糖为碳源,采用水热反应–高温烧结两步法在碳质纤维表面合成不同结构和厚度的SiC涂层,最终制得碳质纤维/SiC复合吸波材料。研究了催化剂种类、硫脲含量、烧结温度和MoSi2增强相等对复合吸波材料结构及性能的影响。（1）首先,以碳纤维为原料,分别以Fe、Ni为催化剂,通过高温烧结法合成了Cf/SiC复合材料。结果发现,以Ni为催化剂的Cf/SiC复合材料（Cf/SiC–II）的Cf表面覆盖的SiC纳米线较疏松且分布不均匀;材料厚度为1.5 mm时,在8.2...
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
次透射波材料时的传播
西安建筑科技大学硕士学位论文6在其表面形成二氧化硅膜，这层膜能够隔绝氧气，阻止其内部SiC的氧化，使SiC具有一定的抗氧化性能。（2）化学稳定性：SiC能被熔融的碳酸钠或强碱分解；在高温下不和强酸反应，但SiO2和SiC能被浓硝酸与氢氟酸的混合溶液溶解；SiC在1300℃的氧化气氛下会被硅酸钠严重侵蚀[56]。（3）硬度：SiC的硬度很大，莫氏硬度为9.5级，仅次于世界上最硬的金刚石(10级)。SiC还具有使用温度高、吸波频带宽和介电常数低的特性，可作为理想的碳纤维吸波材料基体，用于调节碳纤维吸波材料的介电性能，同时提高其抗氧化性能。SiC涂覆碳纤维复合材料充分利用了碳纤维优异的高温力学性能和SiC优异的介电性能，在日常电子设备和军事战略武器等方面具有广泛的应用前景，是目前最有发展前途的高温结构功能一体化吸波材料。图1.3立方体3C，六边形4H和6H以及菱形15R的原子排列方式Fig.1.3Atomarrangementofcube3C,hexagons4Hand6H,anddiamond15R1.3.3Cf/SiC复合材料吸波性能的主要影响因素1.3.3.1SiC的形貌由于原料、生产工艺、催化剂等因素影响，制备的SiC可表现出不同的形貌（如普通涂层、纳米线、纳米纤维等），这对吸波性能的影响较大。因此，学者对SiC的形貌进行了大量的研究。例如，高文等[57]采用化学气相沉积技术，在碳纤维表面均匀涂覆SiC涂层，与纯碳纤维相比，SiC涂层涂覆的碳纤维复合材料的介电常数减小，最小反射损耗降低，对电磁波的反射减弱，吸波性能有所改善。欧阳国恩等[58]制备了电阻率可连续调节的SiC-C纤维，与环氧树脂复合而
西安建筑科技大学硕士学位论文12波时间30min，温度为室温，多次反复超声波处理。超声波清洗仪的主要参数包括，外形尺寸：208mm×192mm×210mm；内槽尺寸：150mm×140mm×100mm；容量：2L；超声频率：40KHz；超声功率：50W；功率可调：40~99%。图2.1数控超声波清洗仪Fig.2.1CNCultrasoniccleaninginstrument（2）不锈钢水热合成高压釜本实验使用上海羌强实业发展有限公司生产的KH–25–1000ml型不锈钢水热合成高压釜（如图2.2所示）在预处理碳纤维表面生长MoS2反应中间体。具体实验步骤为：将碳纤维、钼酸铵、硫脲和水分别加入聚四氟乙烯内衬中，盖紧盖子，并放入不锈钢外壳中。注意：加水量不能超过容器的2/3；务必使用螺丝扣紧不锈钢外壳，防止发生气体外漏；每次使用后要及时将内衬清洗干净。釜体、釜盖线密封处要格外注意清洗干净，并严防将其碰伤损坏。水热合成高压釜的容积为1000mL，安全温度不超过280℃，最高气压不超过3MPa。图2.2不锈钢水热合成高压釜Fig.2.2Stainlesssteelhydrothermalsynthesisautoclave（3）真空气氛箱式炉本实验使用洛阳安特利尔仪器有限公司的QFL–16–20Y型真空气氛箱式炉
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种具有吸收雷达波的碳化硅/碳纤维增强复合材料及其制备方法[J]. 高科技纤维与应用. 2020(01)
[2]剥离的碳化钛（d-Ti3C2Tx）纳米片吸波性能[J]. 何朋,蔡永珠,曹茂盛. 表面技术. 2020(02)
[3]多孔Al2O3/SiC、MoSi2/SiC复合材料的制备及吸波性能[J]. 张路平,杨晓凤,郑海康,王倩,蒙真真,武志红. 化工学报. 2019(11)
[4]吸波涂层材料的研究进展[J]. 肖卫要,徐晋勇,高成,高波. 中国胶粘剂. 2019(05)
[5]二硅化钼发热体在氢气气氛中使用的侵蚀机制分析[J]. 蒋炎坡,郭绍彬,王刚,王来稳,王龙庆. 耐火材料. 2019(02)
[6]耐高温吸收剂研究进展和现状[J]. 黄成亮,李永波,张伟,张宝芹,丁文皓,李明俊,于名讯. 材料导报. 2018(S1)
[7]碳化硅涂层吸波性能的研究[J]. 陈春梅. 现代制造技术与装备. 2018(04)
[8]碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料的研究进展及应用[J]. 文章苹,张骋,张永刚. 人造纤维. 2018(01)
[9]多孔结构型吸波材料的研究进展[J]. 高乔,孙诗兵,田英良,王子明. 中国建材科技. 2017(01)
[10]双螺旋碳纤维的性能与应用研究进展[J]. 罗妍钰,李才亮,陈国华. 华侨大学学报(自然科学版). 2016(06)
博士论文
[1]分级结构纳米金属氧化物/碳化硅超细纤维的制备及性能研究[D]. 王兵.国防科学技术大学 2015
[2]碳、碳化硅及过渡金属碳化物的制备[D]. 马小健.山东大学 2013
[3]碳化硅微粉表面改性及其在磨具中的应用[D]. 华勇.郑州大学 2006
硕士论文
[1]SiC/竹炭（BC）多孔复合材料的制备及吸波性能研究[D]. 尚楷.西安建筑科技大学 2019
[2]改性碳纤维/环氧树脂复合材料界面性能的研究[D]. 张孟杰.长春工业大学 2018
[3]生物模板法制备竹炭（BC）基复合材料及吸波性能研究[D]. 李妤婕.西安建筑科技大学 2018
[4]MoSi2-RSiC复合材料的电和热行为研究[D]. 吕华南.湖南大学 2017
[5]SiC多孔材料的制备及其抗压性能和吸波性能研究[D]. 王欢.哈尔滨工业大学 2016
本文编号：3001946
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
次透射波材料时的传播
西安建筑科技大学硕士学位论文6在其表面形成二氧化硅膜，这层膜能够隔绝氧气，阻止其内部SiC的氧化，使SiC具有一定的抗氧化性能。（2）化学稳定性：SiC能被熔融的碳酸钠或强碱分解；在高温下不和强酸反应，但SiO2和SiC能被浓硝酸与氢氟酸的混合溶液溶解；SiC在1300℃的氧化气氛下会被硅酸钠严重侵蚀[56]。（3）硬度：SiC的硬度很大，莫氏硬度为9.5级，仅次于世界上最硬的金刚石(10级)。SiC还具有使用温度高、吸波频带宽和介电常数低的特性，可作为理想的碳纤维吸波材料基体，用于调节碳纤维吸波材料的介电性能，同时提高其抗氧化性能。SiC涂覆碳纤维复合材料充分利用了碳纤维优异的高温力学性能和SiC优异的介电性能，在日常电子设备和军事战略武器等方面具有广泛的应用前景，是目前最有发展前途的高温结构功能一体化吸波材料。图1.3立方体3C，六边形4H和6H以及菱形15R的原子排列方式Fig.1.3Atomarrangementofcube3C,hexagons4Hand6H,anddiamond15R1.3.3Cf/SiC复合材料吸波性能的主要影响因素1.3.3.1SiC的形貌由于原料、生产工艺、催化剂等因素影响，制备的SiC可表现出不同的形貌（如普通涂层、纳米线、纳米纤维等），这对吸波性能的影响较大。因此，学者对SiC的形貌进行了大量的研究。例如，高文等[57]采用化学气相沉积技术，在碳纤维表面均匀涂覆SiC涂层，与纯碳纤维相比，SiC涂层涂覆的碳纤维复合材料的介电常数减小，最小反射损耗降低，对电磁波的反射减弱，吸波性能有所改善。欧阳国恩等[58]制备了电阻率可连续调节的SiC-C纤维，与环氧树脂复合而
西安建筑科技大学硕士学位论文12波时间30min，温度为室温，多次反复超声波处理。超声波清洗仪的主要参数包括，外形尺寸：208mm×192mm×210mm；内槽尺寸：150mm×140mm×100mm；容量：2L；超声频率：40KHz；超声功率：50W；功率可调：40~99%。图2.1数控超声波清洗仪Fig.2.1CNCultrasoniccleaninginstrument（2）不锈钢水热合成高压釜本实验使用上海羌强实业发展有限公司生产的KH–25–1000ml型不锈钢水热合成高压釜（如图2.2所示）在预处理碳纤维表面生长MoS2反应中间体。具体实验步骤为：将碳纤维、钼酸铵、硫脲和水分别加入聚四氟乙烯内衬中，盖紧盖子，并放入不锈钢外壳中。注意：加水量不能超过容器的2/3；务必使用螺丝扣紧不锈钢外壳，防止发生气体外漏；每次使用后要及时将内衬清洗干净。釜体、釜盖线密封处要格外注意清洗干净，并严防将其碰伤损坏。水热合成高压釜的容积为1000mL，安全温度不超过280℃，最高气压不超过3MPa。图2.2不锈钢水热合成高压釜Fig.2.2Stainlesssteelhydrothermalsynthesisautoclave（3）真空气氛箱式炉本实验使用洛阳安特利尔仪器有限公司的QFL–16–20Y型真空气氛箱式炉
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种具有吸收雷达波的碳化硅/碳纤维增强复合材料及其制备方法[J]. 高科技纤维与应用. 2020(01)
[2]剥离的碳化钛（d-Ti3C2Tx）纳米片吸波性能[J]. 何朋,蔡永珠,曹茂盛. 表面技术. 2020(02)
[3]多孔Al2O3/SiC、MoSi2/SiC复合材料的制备及吸波性能[J]. 张路平,杨晓凤,郑海康,王倩,蒙真真,武志红. 化工学报. 2019(11)
[4]吸波涂层材料的研究进展[J]. 肖卫要,徐晋勇,高成,高波. 中国胶粘剂. 2019(05)
[5]二硅化钼发热体在氢气气氛中使用的侵蚀机制分析[J]. 蒋炎坡,郭绍彬,王刚,王来稳,王龙庆. 耐火材料. 2019(02)
[6]耐高温吸收剂研究进展和现状[J]. 黄成亮,李永波,张伟,张宝芹,丁文皓,李明俊,于名讯. 材料导报. 2018(S1)
[7]碳化硅涂层吸波性能的研究[J]. 陈春梅. 现代制造技术与装备. 2018(04)
[8]碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料的研究进展及应用[J]. 文章苹,张骋,张永刚. 人造纤维. 2018(01)
[9]多孔结构型吸波材料的研究进展[J]. 高乔,孙诗兵,田英良,王子明. 中国建材科技. 2017(01)
[10]双螺旋碳纤维的性能与应用研究进展[J]. 罗妍钰,李才亮,陈国华. 华侨大学学报(自然科学版). 2016(06)
博士论文
[1]分级结构纳米金属氧化物/碳化硅超细纤维的制备及性能研究[D]. 王兵.国防科学技术大学 2015
[2]碳、碳化硅及过渡金属碳化物的制备[D]. 马小健.山东大学 2013
[3]碳化硅微粉表面改性及其在磨具中的应用[D]. 华勇.郑州大学 2006
硕士论文
[1]SiC/竹炭（BC）多孔复合材料的制备及吸波性能研究[D]. 尚楷.西安建筑科技大学 2019
[2]改性碳纤维/环氧树脂复合材料界面性能的研究[D]. 张孟杰.长春工业大学 2018
[3]生物模板法制备竹炭（BC）基复合材料及吸波性能研究[D]. 李妤婕.西安建筑科技大学 2018
[4]MoSi2-RSiC复合材料的电和热行为研究[D]. 吕华南.湖南大学 2017
[5]SiC多孔材料的制备及其抗压性能和吸波性能研究[D]. 王欢.哈尔滨工业大学 2016
本文编号：3001946
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