纳米相增强C/C复合材料的结构与性能

　　随着C/C复合材料应用领域的拓展，更加苛刻的使用环境对其性能提出了更高的要求。为了提高C/C复合材料的综合性能或某些特殊性能，对其增强相炭纤维进行改性是必要且可行的。《纳米相增强C/C复合材料的结构与性能》系国家重点基础研究发展计划资助项目（2006CB600904）和国家自然科学基金资助项目（51165006）研究成果。结合作者近年的研究工作，《纳米相增强C/C复合材料的结构与性能》的主要内容如下：（1）研究炭纤维表面催化化学气相沉积（Catalytic Chemical Vapor Deposition，CCVD）原位生长炭纳米管／炭纳米纤维（CNTICNF）或碳化硅纳米纤维（SiCNF）改性的方法及其影响因素。在炭纤维表面电镀镍催化剂颗粒后，采用CCVD原位生长CNT/CNF或SiCNF的方法，研究CNT/CNF或SiCNF形态、分布和数量的影响因素，以期达到控制纳米纤维（NF）生长状态的目的，并探讨电镀镍催化剂原位生长纳米相的机制。（2）研究炭纤维纳米改性对C/C复合材料结构和性能的影响。在炭纤维无纬布上电镀镍后，CCVD原位生长CNT/CNF或SiCNF，制成纳米纤维和炭纤维复合预制体后，化学气相渗透（Chemical Vapor Infiltration.CVI）热解炭PyC增密得到密度相近的纳米纤维增强增韧的C/C复合材料，研究纳米纤维在C/C复合材料中对PyC基体的结构、石墨化度、炭纤维与PyC基体的界面结合状态和复合材料力学、导热、抗氧化、摩擦磨损等性能的影响。《纳米相增强C/C复合材料的结构与性能》既可以作为C/C复合材料相关行业人员的参考书籍，也可以作为复合材料专业本科生及硕士研究生的教材。

　　徐先锋，男，1971年生，博士（后），湖北理工学院材料科学与工程学院教授，省高等学校中青年骨干教师，黄石市突出贡献专家。主要从事C/C复合材料方向研究工作，主持完成国家自然科学基金1项，参

1 综述

1．1 C/C复合材料

1．2 炭纤维

1．3 炭纤维表面改性方法

1．4 碳、碳化硅纳米材料

1．5 纳米纤维增强、增韧C/C复合材料

2 实验方案、材料和研究方法

2．1 实验方案

2．2 实验材料

2．3 试样处理及制备方法

2．4 分析测试方法

3 炭纤维表面自生CNT/CNF的结构及形成机制

3．1 引言

3．2 实验过程

3．3 镍催化剂的加载

3．4 CCVD生长炭纳米的表征

3．5 镍催化剂对纳米炭形态的影响

3．6 CCVD工艺对自生CNT/CNF结构的影响

3．7 CCVD生长CNT/CNF的机制

3．8 本章小结

4 自生SiCNF改性炭纤维及其影响因素

4．1 引言

4．2 实验过程

4．3 CCVD生长SiCNF的表征

4．4 镍催化剂颗粒形态对SiCNF的影响

4．5 沉积工艺对CCVD生长SiCNF的影响

4．6 本章小结

5 纳米相增强C/C复合材料的微观结构

5．1 引言

5．2 实验过程

5．3 微观形貌观察

5．4 原位生长纳米纤维改性C/C复合材料的微观结构

5．5 纳米改性对CVIPyC结构的影响

5．6 纳米改性对PyC石墨化度的影响

5．7 炭纤维与基体之间界面层的形成机理

5．8 本章小结

6 纳米相增强C/C复合材料的力学性能

6．1 引言

6．2 纳米纤维改性C/C复合材料的力学性能

6．3 纳米纤维含量对C/C复合材料力学性能的影响

6．4 纳米纤维改性对C/C复合材料力学性能的影响机理

6．5 纳米纤维改性C/C复合材料的单层板结构模型

6．6 本章小结

7 纳米相增强C/C复合材料的导热性能

7．1 引言

7．2 原位生长纳米纤维改性C/C复合材料的导热性能

7．3 纳米纤维含量对C/C复合材料导热性能的影响

7．4 纳米纤维对C/C复合材料导热性能的影响机理

7．5 本章小结

8 纳米相增强C/C复合材料的氧化性能

8．1 引言

8．2 纳米纤维改性后炭纤维的TG-DSC分析

8．3 纳米纤维改性后C/C复合材料的非等温氧化行为及机理

8．4 纳米纤维改性C/C复合材料的等温氧化行为及氧化机理

8．5 纳米纤维含量对C/C复合材料氧化性能的影响

8．6 纳米纤维改性C/C复合材料的短时间氧化及其残余力学性能

8．7 本章小结

9 纳米相增强C/C复合材料的摩擦磨损性能

9．1 引言

9．2 纳米纤维改性C/C复合材料的基本摩擦磨损性能

9．3 纳米纤维对C/C复合材料摩擦磨损机理的影响

9．4 纳米纤维改性C/C复合材料的制动摩擦磨损性能

9．5 本章小结

10 结论

参考文献