納米AlN增強(qiáng)型C-C復(fù)合泡沫材料的制備與性能研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)尤其是航空、航天、軍事等高尖端科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，人們對(duì)材料的性能提出了越來(lái)越高的要求，但傳統(tǒng)單相材料在許多應(yīng)用方面已不能滿足實(shí)際需求，納米復(fù)合材料因其所具有的獨(dú)特性質(zhì)備受關(guān)注。而納米氮化鋁(AIN)因具有高熱導(dǎo)率、高電絕緣性、高介質(zhì)擊穿強(qiáng)度、高強(qiáng)度、高硬度、低熱膨脹系數(shù)、無(wú)毒以及良好的化學(xué)穩(wěn)定性和耐腐蝕性等優(yōu)異的化學(xué)、物理性能被作為添加劑廣泛應(yīng)用于高級(jí)陶瓷、復(fù)合材料、合金等領(lǐng)域已是不爭(zhēng)的事實(shí)。從而，使得納米AIN被應(yīng)用到C

2、/C復(fù)合泡沫材料中成為可能。
　　 本文提出了將物理改性和化學(xué)改性統(tǒng)一應(yīng)用到納米復(fù)合材料制備中的設(shè)計(jì)思想。一方面通過(guò)改進(jìn)制備工藝（即將兩種碳泡沫結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)合）達(dá)到了碳復(fù)合泡沫微觀結(jié)構(gòu)的“改形”，即物理改性；另一方面在先驅(qū)體中填充一定量的非碳物質(zhì)——納米AIN，實(shí)現(xiàn)了碳復(fù)合泡沫材料中韌帶的“改性”，即化學(xué)改性。
　　 本論文的主要研究工作分為三個(gè)部分：第一部分是先驅(qū)體熱固性酚醛樹脂、酚醛樹脂微球、無(wú)定型納米AIN的制備。第

3、二部分是實(shí)驗(yàn)樣品的制備。第三部分是樣品的測(cè)試、表征與分析。
　　 掃描電鏡(SEM)和透射電鏡(TEM)結(jié)果表明，在熱處理工藝I的基礎(chǔ)上改進(jìn)的熱處理工藝Ⅱ，更易于使韌帶摻雜的納米AIN經(jīng)過(guò)退火再結(jié)晶形成直徑在50nm左右、長(zhǎng)度大約十幾微米、生長(zhǎng)方向隨機(jī)，布滿碳微球表面的AIN納米線，不僅成為構(gòu)成韌帶網(wǎng)絡(luò)的一部分，同時(shí)也強(qiáng)化了原有的韌帶網(wǎng)絡(luò)。X射線衍射圖譜(XRD)表明納米AIN催化了無(wú)定型碳的石墨化，熱處理工藝Ⅱ更提高了無(wú)定型納

4、米AIN重新結(jié)晶的結(jié)晶度。光致發(fā)光(PL)譜測(cè)試顯示，在400nm-800nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)主要有三個(gè)發(fā)光峰（帶），其中，在近紫光區(qū)域41Onm附近出現(xiàn)了本征發(fā)光峰；在630nm-680nm之間有較強(qiáng)的發(fā)光帶；而在近紅外區(qū)有雜質(zhì)發(fā)光峰。不同溫度下的PL譜顯示隨溫度的升高本征發(fā)光峰發(fā)生了明顯的紅移，而發(fā)光帶和雜質(zhì)發(fā)光峰都未見(jiàn)紅移或藍(lán)移現(xiàn)象。對(duì)比實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，加入納米AIN對(duì)C/C復(fù)合泡沫光致發(fā)光譜在整個(gè)可見(jiàn)光波段有明顯的影響。最后，通過(guò)對(duì)熱處理