第4期 薛宁娟炭/炭复合材料CⅥI致密化技术的研究与发展 9 SAROFIM AF, LONGWELL JP, WORNAT M、[20]谢志勇,黄启忠,苏哲安,等,耦合物理场CⅥ快速增密 MUKHERJEE J. The role of biaryl reactions in PAH and C/C复合材料及动力学探讨[J.复合材料学报,2005 rmation[A]. In: BOCKHORN H, editor. Soot (4) mation in combustion[M]. Berlin: Springer, 1994: 485. [21] HOUDAYER M, SPITZ J TRANS VAN D. French Pat [10] Z J HU, W G ZHANG, K J HUTTINGER. Influence of 8122163.198l; US Pat4472454.1984. pressure, temperrature and surface area/ volume ration[22)张晓虎,马伯信,霍肖旭,化学液相热梯度致密C/C on the texture of pyrolytic carbon deposited from methane 技术探索[]」宇航材料工艺,2002(3):24-28. J]. Carbon,2003,41(4):74 [23] BENZINGER W, HUTTINGER K J. Chemistry and ki [11] KOYO NORINAGA, K J HOTTINGER. Kinetics of surface netics of chemical vapor infiltration of pyrocarbon- VI. eactions of in carbon deposition from light hydrocarbons Mechanical and structural properties of infiltrated carbon [JJ. carbon,2003,41(8) per felt[J]. Carbon 1999,37: 1311 [12] W CZHANG, Z J HU, K J HOTTINGER. Chemical vapor [24] FERON 0, LANGLAIS F, NASLAIN R, et al. On kinetic infiltration of carbon fiber felt: optimization of densification and microstructural transitions in the CVD of pyrocarbon and carbon microstructure[J]. Carbon, 2002, 40: 2529 from propane[J]. Carbon, 1999, 37(9):1343 [13] STINTON D P, CAPUTO A J, LOWDEN R A, Am Ceram [25] LA VENAC J, LANGLAIS F, FERON 0. et al.Microstruc- Dc Bull1986,65(2):347 ture of the pyrocarbon matrix in carbon/carbon composites 14】张守阳,李贺军,侯向辉,孙乐民FCⅥ制备C/C复合 [J]. Comp Sci Techn, 2001, 61: 339 材料工艺探索UJ].材料研究学报,20004:424-430.26] LIEBERMAN M I, PIERSON H O. Effect of gas phase [15」张守阳,李贺军,孙军.LTCⅥ工艺中的致密化效率研 resultant matrix pyrocarbons in carbon/car- 究[J].材料工程,2001(9):44-46 mposites[ J Carbon, 19 [16]侯向辉,碳/碳复合材料快速CV致密化技术及模拟27] PIERSON H O, LIEBERMAN M L. The chemical vapor 研究[D].西安:西北工业大学,1998 deposition of carbon on carbon fibers[J]. Carbon, 1975 [17] GOLECI L, MORRIC RC, NAMSIMHAN D, et al.Ceram 13(3):159 [28] ZHANG W G. HU Z I. HTITTINGER K J. Chemical [18 GOLECI L MORRIC R C NARASIMHAN D, et al. Ceram vapor infiltration of carbon fiber felt; optimization of den- Trans,1996,79:135 sification and carbon microstructure[J]. Carbon, 2002 19]刘文川,等,中国专利,99122649.6. 40:2529 科学家发现碳纳米管薄层独特力学性质 该成果有望为碳纳米管带来巨大应用前景 美国和巴西科学家的一项最新研究,发现了碳纳米管薄层在受到拉伸或压缩时,可以表现出一种超乎想象的力学 性质。这一成果有望为碳纳米管带来巨大的应用前景,比如制遣人工肌肉、传感器等。 大多数材料在朝一个方向拉伸时,另一个方向就会变细变窄,比如橡皮筋。这种现象可以用泊松比( Poisson tio,侧向收缩比例与实际伸长比例的比值)来定量描述。然而,最新研究发现,一种特殊的碳纳米管薄层(也称巴克纸) 却能够在拉伸和均匀压缩时,长度和宽度同时增加。也就是说这种材料具有负的泊松比 领导该项研究的是美国得克萨斯大学达拉斯分校纳米技术研究所主任RayH. baughman o他和同事利用古老的造 纸方法一烘干纤维浆来制造上述的碳纳米管薄层。实验用的“浆”是单壁碳管和多壁碳管的混合物。研究人员发现, 随着多壁碳管在薄层中的增加,薄层的泊松比会从0.06突然跃变为-0.20 研究人员认为,这种“突变”可能与相邻碳纳米管间的不同联系模式相关。在一种情况下,这种关联结构是可压缩 可形变、可坍塌的,而在另一种情况下,这种结构是锁死的,它由于自身的可延伸性而出现了负泊松比。 Baughman表 示,“这种泊松比正负的突然转变太令人惊讶了,加上碳纳米管薄层的复杂性,这些都让我们在最初时认为,无论应用 多么高超的理论都无法定量解释该现象。与巴西同事每日在互联网上的交流,让我们从那些若完全分析则太过复杂的 结构中提取出一些本质特性,并最终导致成功的解释模型出现 Baughman小组随后还发现,同时包含有单壁碳管和多壁碳管的薄层与由二者单独构成的结构相比,其强度一重 量比、模一重比以及韧性都更高,分别为后者的1.6、1.4和2.4倍。 新的研究成果具有重要的应用价值,比如设计源自碳纳米薄层的复合物,制造人工肌肉垫圈压力传感器和化学 传感器等。尤其是当调整单壁和多壁碳管比例,令泊松比恰好为0时,这种材料对于设计弯曲时宽度依然不变的感应 悬臂十分有效 摘自《科学时报》 万方数据第4期 薛宁娟炭／炭复合材料CVI致密化技术的研究与发展 ·51· 【9】 SAROF【M AF，LONGwELL JP， WORNAT MJ， MUKHERJEE J．The role of biaryl reactions in PAH and SOOt formation【A】．In：BOCKHORN H，editor．Soot for￾marion in combustion【M1．Berlin：Springer，1994：485． 【lO】Z J HU．w G ZHANG，K J HUrnNGER．Influence of pressure，temperrature and surface area／volume ration on the texture of pyrolytic carbon deposited from methane 【J】．Carbon，2003，41(4)：749． 【1 l】KOYO NORINAGA，K J HUTYINGER．Kinetics of surface reactions of in carbon deposition from light hydrocarbons [J】．Carbon。2003，41(8)：1509， 【12】W G ZHANG，Z J HU，K J HI【)THNGER．Chemical vapor infiltration of carbon fiber felt：optimization of densification and carbon microstructure[J】．Carbon，2002，40：2529． [13】sTINTON D P．CAPUTO A J，LOWDEN R A．Am Ceram Soc Bull，1986，65(2)：347． 【14】张守阳，李贺军，侯向辉，孙乐民．FCVI制备C／C复合 材料工艺探索【J】．材料研究学报，2000(4)：424—430． 【15】张守阳．李贺军，孙军．LTCVI工艺中的致密化效率研 究【J]．材料工程，2001(9)：44—46． 【16】侯向辉．碳／碳复合材料快速CVI致密化技术及模拟 研究【D】．西安：西北工业大学，1998． 【17】GOLECI L．MORRIC RC，NAMSIMHAN D，et a1．Ceram Eng Sci Proc，1995，16(4)：315． 【18 J GOLECI L MORRIC R C．NARASIMHAN D，et a1．Ceram Trans，1996，79：135． 【19】刘文川，等．中国专利，99122649．6． 谢志勇，黄启忠，苏哲安，等．耦合物理场CVI快速增密 C／C复合材料及动力学探讨【J】．复合材料学报，2005 (4)：51—56． HOUDAYER M。SPITZ J．TRANS VAN D．French Pat 8122163．1981；US Pat4472454．1984． 张晓虎，马伯信，霍肖旭．化学液相热梯度致密C／C 技术探索【J】．宇航材料工艺，2002(3)：24—28． BENZINGER W，HUrlTINGER K J．Chemistry and ki— neties of chemical vapor infiltration of pyrocarbon—VI． Mechanical and structural properties of infiltrated carbon fiber felt[J】．Carbon】999，37：1311． FERON O，LANGLAIS F，NASLAIN R，et a1．On kinetic and microstructural transitions in the CVD of pyroearbon from propane[J]．Carbon，1999，37(9)：1343． LAVENAC J，LANGLAlS F，FERON O。et a1．Microstruc· ture of the pyrocarbon matrix in carbon／carbon composites 【J】．Comp Sci Techn，2001，61：339． LIEBERMAN M L，PIERSON H O．Effect of gas phase conditions on resultant matrix pyrocarbons in carbon／car￾bon composites[J】．Carbon，1974，12：233． PIERSON H O．LIEBERMAN M L．The chemical vapor deposition of carbon Oil carbon fibers[J】．Carbon，1975， 13(3)：159． ZHANG W G，HU Z J，HTITrlNGER K J．Chemical vapor infiltration of carbon fiber felt：optimization of den· sification and carbon microstructure【J】．Carbon，2002， 40：2529． 科学家发现碳纳米管薄层独特力学性质 该威果有望为碳纳米管带来巨大应用前景 美国和巴西科学家的一项最新研究，发现了碳纳米管薄层在受到拉伸或压缩时，可以表现出一种超乎想象的力学 性质。这一成果有望为碳纳米管带来巨大的应用前景，比如制造人工肌肉、传感器等。 大多数材料在朝一个方向拉伸时，另一个方向就会变细变窄，比如橡皮筋。这种现象可以用泊松比(Poisson’s ra． tio，侧向收缩比例与实际伸长比例的比值)来定量描述。然而，最新研究发现，一种特殊的碳纳米管薄层(也称巴克纸) 却能够在拉伸和均匀压缩时，长度和宽度同时增加。也就是说这种材料具有负的泊松比。 领导该项研究的是美国得克萨斯大学达拉斯分校纳米技术研究所主任Ray H．Baughman。他和同事利用古老的造 纸方法——烘干纤维浆来制造上述的碳纳米管薄层。实验用的“浆”是单壁碳管和多壁碳管的混合物。研究人员发现， 随着多壁碳管在薄层中的增加，薄层的泊松比会从0．06突然跃变为一0．20。 研究人员认为，这种“突变”可能与相邻碳纳米管间的不同联系模式相关。在一种情况下，这种关联结构是可压缩、 可形变、可坍塌的，而在另一种情况下，这种结构是锁死的，它由于自身的可延伸性而出现了负泊松比。Baughman表 示，“这种泊松比正负的突然转变太令人惊讶了，加上碳纳米管薄层的复杂性，这些都让我们在最初时认为，无论应用 多么高超的理论都无法定量解释该现象。与巴西同事每日在互联网上的交流，让我们从那些若完全分析则太过复杂的 结构中提取出一些本质特性，并最终导致成功的解释模型出现。” Baughman小组随后还发现，同时包含有单壁碳管和多壁碳管的薄层与由二者单独构成的结构相比，其强度一重 量比、模一重比以及韧性都更高，分别为后者的1．6、1．4和2．4倍。 新的研究成果具有重要的应用价值，比如设计源自碳纳米薄层的复合物，制造人工肌肉、垫圈、压力传感器和化学 传感器等。尤其是当调整单壁和多壁碳管比例，令?自松比恰好为0时，这种材料对于设计弯曲时宽度依然不变的感应 悬臂十分有效。 摘自【《科学时报》】 1J 1{1j 1J 1J 1】1J 0 1 2 3 4 5 6 7 8 囱 幢 陉 匕 眩 眩 眨 眨 眨 万方数据