石墨烯聚苯胺复合材料
石墨烯复合材料
石墨烯复合材料石墨烯是单层碳原子通过sp2杂化形成的蜂窝点阵结构，属于二维原子晶体，此独特的空间结构，给石墨烯带来了优异的电学、力学、热学和比表面积大等性质。
但是二维石墨烯由于片层之间具有较强的π-π作用和范德华力，使得石墨烯容易聚集形成石墨，限制了石墨烯在各个领域中的应用。
因此，为了防止石墨烯的聚集和拓展石墨烯的应用，科研工作者将石墨烯与高分子或者无机纳米粒子进行复合，从而得到具有优异性能的复合材料。
石墨烯的复合材料具有化学稳定性高、比表面积大，易回收等特点，在环境治理方面受到了科学家的青睐。
一、石墨烯复合材料的分类和制备1、石墨烯-高分子复合材料石墨烯-高分子复合材料，石墨烯的独特的结构和性能，对于改善高分子的导电性、热性能和吸附能力等方面有非常大的应用价值。
制备石墨烯-高分复合材料最直接的方法是将高分子溶液与石墨烯的溶液混合，其中高分子和填充物在溶剂中的溶解能力是保证最佳分散度的重要因素。
因此，在溶液混合时，可以将石墨基质表面功能化来提高它在多种溶剂中的溶解度。
例如，异氰酸苯酯修饰的GO在在聚苯乙烯的DMF溶液中表现出了较好的溶解度。
2、石墨烯-无机纳米粒子复合材料无机纳米粒子存在着易于团簇的问题，并且选择合适的载体也是其广泛应用需要解决的问题。
石墨烯具有多种优异的性能，并且具有较大的比表面积，可以成为无机纳米材料的载体。
无机纳米粒子可以将易于团簇的石墨烯片层分开，防止团簇，从而两者形成石墨烯-无机纳米粒子新型的复合材料，这些材料广泛的应用于检测、催化和气体存储等方面。
目前已报道的有负载的金属纳米粒子Ag、Au、氧化物纳米粒子ZnO和Fe3O4等。
3、其它石墨烯复合材料石墨烯不仅仅可以和高分子、无机纳米材料复合，还可以同时结合高分子、纳米粒子和碳基材料中的一种或者两种，形成多元的含有石墨烯的复合材料。
这类材料具有多功能性，用于超级电容器或者传感器等。
二、石墨烯复合材料在水治理的应用1、吸附作用碳材料中活性碳和碳纳米管被广泛的应用于水净化领域，将石墨烯与其它化合物进行复合，这些复合材料在吸附污染物上有非常高的效率，可以应用于染料、多芳香环烃和汽油的吸附。
石墨烯聚苯胺复合材料
石墨烯/聚苯胺材料的应用
石墨烯/聚苯胺复合材料在MFC应用
石墨烯是一种六角形呈蜂窝晶格的单层片状结构的二维 新材料，具有导电能力强、比表面积大、突出的电学、力 学、热力学性能等优点。这使其成为最具潜力的高科技应 用材料，但石墨烯易发生团聚，分散性差，会影响其导电 性能。
将 GR 填充到 PANI 上制成复合材料，PANI 以 π-π键形式均匀分散在 GR 上，这种协同作用可避免 两种材料各自的不足，可较大程度地提高复合材料 的电化学性能。
［5］汪建德、彭同江、鲜海洋等. 三维还原氧化石墨烯/聚苯胺复合材料的制备及. 90-98
［6］何海波、王许云、白立俊等. 石墨烯/聚苯胺复合阳极的制备及在MFC中应 用［J］. 化工学报. 2014，65（6）. 2186-2192
4
4
石墨烯/聚苯胺材料的应用
石墨烯/聚苯胺复合材料在MFC应用 MFC 阳极具有负载微生物、传递电子、底物氧
化等作用，是影响 MFC 产电性能的重要影响因素 之一。选择有潜力的阳极材料以及对其进行改性， 对 MFC 产电能力的提高具有重要的意义。
导电的聚苯胺是一种典型的π电子共轭结构的高 分子聚合物，但PANI 在化学氧化还原过程中体积变化 较大，导致其化学稳定性较差。
MFC
与金属相比，石墨烯/聚苯胺复 合材料作为电磁屏蔽材料具有 低密度、不易腐蚀、易加工等 优点
石墨烯/聚苯胺材料的应用
石墨烯/聚苯胺复合材料在超级电容器电极中的应用
聚苯胺(PANI)作为超级电容器的理想电极材料, 具有制备工艺简单、成本低廉、可逆性好、比容量 高、能进行快速的掺杂与去掺杂过程等一系列优点。 但由于在长时间的充放电循环过程中其结构易出现 溶胀和收缩行为, 导致其循环稳定性较差, 限制了它 的进一步应用, 与碳基材料复合是缓解此缺陷的最佳 途径之一。而作为新型碳材料的石墨烯有着良好的 结构稳定性、强导电性和大比表面积, 被认为是用来 克服PANI结构不稳定性的最佳碳材料之一。
复合材料种类
1.2.2石墨烯/聚合物纳米复合材料种类最近几年，以聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯胺、环氧树脂、硅橡胶等为基体的石墨烯复合材料的研究都有所报道。
其中出现了较多，关于石墨烯在高分子基体中达到纳米水平分散的研究。
这里简要介绍一些主要的石墨烯/聚合物纳米复合材料。
（1）聚苯胺（PANI）/石墨烯纳米复合材料聚苯胺（PANI）/石墨烯纳米纤维复合材料是用原位聚合方法，在酸性条件下,氧化石墨烯与苯胺单体聚合得到的[1]。
然后，使用水合肼还原不同氧化石墨烯质量比的PANI/氧化石墨烯复合材料。
最后，对还原的PANI再氧化和质子化生成PANI/石墨烯纳米复合材料。
Bhadra等[2]也报道过纯PANI这种类型的热降解。
PANI和PANI/石墨烯复合材料样品在同一温度范围内质量损失分别是40%和25%。
结果表明，PANI/石墨烯纳米复合材料热稳定性较之纯的PANI提高了。
同时，复合材料的导电率也有很大的增加。
（2）聚氨酯/石墨烯纳米复合材料使用原位聚合的方法制备功能化的石墨烯（FGS）/水性聚氨酯（WPU）纳米复合材料[3]。
由于FGS粒子在WPU基体中的均匀分散使纳米复合材料电导率比初始WPU增加了105倍。
由于导电通道的形成，在高分子基体中引发了电导率的突变。
当填充FGS仅为2%(Wt)时，可得到渗滤阀值。
（3）环氧树脂/石墨烯纳米复合材料Kuilla等[4]用原位插层聚合制备了环氧树脂石墨烯纳米复合材料环氧树脂的热导率很小。
但是，加入石墨烯后其热导率得到了显著提高。
填充5%(Wt)GO 的环氧树脂基复合材料其热导率是1W/mK，这是纯环氧树脂热导率的4倍。
当填充20%(Wt)GO的环氧树脂基复合材料其热导率增加到6.44W/mK。
这些结果表明石墨烯复合材料用于散热是一种很有前途的热界面材料。
（4）聚碳酸酯/石墨烯纳米复合材料通过熔融复合法，制备石墨和功能化石墨烯（FGS）增强的聚碳酸酯(PC)复合材料[5]。
石墨烯聚苯胺复合材料的制备及其电化学性能
石墨烯聚苯胺复合材料的制备及其电化学性能一、本文概述本文旨在探讨石墨烯聚苯胺复合材料的制备工艺及其电化学性能。
石墨烯，作为一种二维的碳纳米材料，因其出色的电导性、高比表面积和良好的化学稳定性，在电化学领域具有广泛的应用前景。
聚苯胺，作为一种导电聚合物，具有良好的电化学活性和环境稳定性。
将石墨烯与聚苯胺复合，可以充分发挥两者的优势，提高复合材料的电化学性能。
本文将首先介绍石墨烯和聚苯胺的基本性质，然后详细阐述石墨烯聚苯胺复合材料的制备方法，包括溶液混合法、原位聚合法等。
随后，通过对制备的复合材料进行结构表征和电化学性能测试，分析其电化学性能的影响因素及优化条件。
本文还将讨论石墨烯聚苯胺复合材料在超级电容器、锂离子电池等电化学器件中的应用潜力，并展望其未来的发展前景。
通过本文的研究，旨在为石墨烯聚苯胺复合材料的制备和应用提供理论支持和实践指导，推动其在电化学领域的广泛应用。
二、石墨烯聚苯胺复合材料的制备方法石墨烯聚苯胺复合材料的制备是一个融合了化学合成和纳米材料制备技术的复杂过程。
这种方法的关键步骤包括石墨烯的制备、聚苯胺的合成以及两者的复合。
我们需要制备高质量的石墨烯。
这通常通过化学气相沉积（CVD）法、氧化还原法或剥离法实现。
其中，氧化还原法是最常用的一种方法，它通过将天然石墨与强氧化剂反应，生成氧化石墨，再经过热还原或化学还原得到石墨烯。
接下来，我们合成聚苯胺。
聚苯胺的合成通常通过化学氧化聚合法进行，如使用过硫酸铵作为氧化剂，在酸性条件下将苯胺单体氧化聚合，生成聚苯胺。
制备石墨烯聚苯胺复合材料的核心步骤是将石墨烯和聚苯胺进行有效复合。
这可以通过溶液混合法、原位聚合法或熔融共混法实现。
其中，溶液混合法是最常用的一种方法。
将石墨烯分散在适当的溶剂中，然后加入聚苯胺溶液，通过搅拌或超声处理使两者充分混合。
随后，通过蒸发溶剂或热处理使复合材料固化。
为了进一步提高复合材料的性能，我们还可以在制备过程中引入其他添加剂或进行后处理。
石墨烯复合材料中的电磁波吸收性能研究
石墨烯复合材料中的电磁波吸收性能研究近年来，石墨烯复合材料因其优异的性能引起了广泛的关注。
在复合材料的研究中，电磁波吸收性能是一项重要的指标，它直接影响到材料在电磁波应用中的实际效果。
本文将对石墨烯复合材料中的电磁波吸收性能研究进行探讨。
一、石墨烯复合材料的电磁波吸收机理石墨烯复合材料由石墨烯和其他材料复合而成，其中石墨烯作为复合材料中的一种纳米材料，具有出色的导电和导热性能。
当石墨烯复合材料受到电磁波的照射时，其表面电荷振荡会产生吸收能力。
此外，石墨烯复合材料中的磁散射和磁吸收也可以导致电磁波的吸收。
二、石墨烯复合材料的电磁波吸收性能研究现状在实际应用中，一般将石墨烯复合材料作为电磁波吸收材料来研究。
有研究表明，石墨烯复合材料具有较高的电磁波吸收性能。
例如，石墨烯/NiFe2O4复合材料的吸收峰值在3 GHz处达到-50 dB，这意味着这种复合材料可以有效地吸收电磁波。
另外，石墨烯/聚苯胺复合材料的吸收带宽也很宽，可以达到3 GHz到10 GHz。
这些研究表明，石墨烯复合材料具有较好的电磁波吸收性能。
三、石墨烯复合材料的改性方法为了使石墨烯复合材料具有更好的电磁波吸收性能，研究者们采用了各种方法来对石墨烯进行改性。
其中，掺杂和表面修饰是两种常见的改性方法。
1.掺杂改性掺杂是指在石墨烯中加入金属、非金属甚至有机物质。
这种掺杂可以改变石墨烯的导电性质，从而提高电磁波吸收性能。
例如，在石墨烯中掺杂碳纳米管可以引起由于磁吸收引起的迟滞效应，从而提高了石墨烯复合材料的吸收能力。
2.表面修饰改性表面修饰是指通过化学方法对石墨烯表面进行处理，增强石墨烯与复合材料之间的相互作用。
这种方法可以改善石墨烯在复合材料中的分散性和稳定性。
例如，将石墨烯表面修饰成氧化石墨烯或氢氟酸处理的石墨烯可以增强其与其他材料的相容性，提高复合材料的电磁波吸收性能。
四、石墨烯复合材料在电磁波应用中的展望石墨烯复合材料具有广阔的应用前景，特别是在电磁波领域中。
石墨烯／氧化锰／聚苯胺微纳米复合材料的制备及其超级电容器性质的研究
Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｏ ｎ ｔ ｈｅ Ｆ ａ ｂ ｒ ｉ ｃ ａ ｉｏ ｔ ｎ ａ ｎ ｄ Ｓ ｕ ｐ ｅ ｒ ａｐ ｃ ａ ｄｔ ｏ ｒ Ｃｈａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｉｓ ｒ ｔ ｉ ｃ ｓ ｏ ｆ
Ｇｒ ａ ｐ ｈ ｅ ｎ ｅ ／ Ｍｎ ＯＪ Ｐｏ ｌ ｙ ａ ｎ ｉ ｌ ｉ ｎ ｅ Ｍｉ ｃ ｒ ｏ 。 ＿ ＿ － Ｎａ ｎ ｏ Ｃｏ ｍｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｅ ｓ
Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔ ｈ ｅ ｇ ｒ ａ ｐ ｈ ｅ ｎ ｅ ／ ｍａ ｎｇ ａ ｎ ｅ ｓ ｅ ｏ ｘ ｉ ｄ ｅ ・ ／ ｐ ｏ ｌ ｙ ａ ｎ ｉ ｌ ｉ ｎ ｅ ｍｉ ｃ ｒ ｏ — — ｎ ａ ｎ ｏ ｃ ｏ ｍ ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｅ ｓ ｗ ｅ ｒ ｅ ｆ ａ ｂ ｒ ｉ ｃ ａ ｔ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｉ ｔ ｓ ｃ ａ ｐ ａ ｃ ｉ ｔ ｉ ｖ ｅ ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ
要 ：本文主要对石墨烯／ 氧化锰／ 聚苯胺微纳米复合物作 为超级 电容 器电极材料 的制备及其 电容性质进行 了研 究。红 外
光谱 、ｘ一 射线光电子能谱 和扫描 电镜等测试结果表 明 已成 功合成 了三元微纳米复合物。通过循环伏安测试和恒电流充放 电
测试表明石墨烯与氧化锰 以 １： ５ 的质量 比进行复合得 到的产物电化 学储 能性质最好 。三元复合 时，随着苯胺的增加 ，三元 复合物的充放 电时间逐渐增 长，苯胺与石 墨烯／ 氧化锰 复合材料的质量比为２： １ 时 ，复合物的 比电容为 ３ １ １ Ｆ ／ ｇ ，比石墨烯／ 氧化锰的比电容 （ １ ７ １ Ｆ ／ ｇ ）高出近一倍 ，由此 可知 ，聚苯胺的加入显著提 高了二元复合 物的比电容。 关键词 ：超级电容器；石墨烯 ；复合 材料 中图分类号 ： ０６ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１ ６ ７ ２ ～ ９ ８ ７ Ｏ （ ２ Ｏ １ ３ ） Ｏ ６ 一Ｏ ０ ９ Ｏ 一 ０ ３
改性氧化石墨烯-聚苯胺复合材料的制备及防腐性能
改性氧化石墨烯-聚苯胺复合材料的制备及防腐性能改性氧化石墨烯/聚苯胺复合材料的制备及防腐性能摘要：随着科技的不断发展和人们对环境保护的重视，防腐材料的研究逐渐成为热点。
本研究以聚苯胺（PANI）为基体，通过改性氧化石墨烯（GO）的加入制备了一种改性氧化石墨烯/聚苯胺（GO/PANI）复合材料，并对其防腐性能进行了研究。
结果表明，GO的引入显著提高了复合材料的电导率和机械性能，并且具有良好的防腐性能。
本研究为开发高性能防腐材料提供了新的思路。
关键词：改性氧化石墨烯，聚苯胺，复合材料，防腐性能 1. 引言近年来，防腐材料在工业生产和日常生活中扮演着重要的角色。
传统的防腐材料往往存在使用寿命短、防护效果不理想等问题，因此开发高性能的防腐材料成为迫切需求。
氧化石墨烯（GO）作为一种具有优异电子性能和化学稳定性的纳米材料，被广泛应用于各个领域。
然而，GO在防腐材料中的应用受限于其高电阻率和机械性能较差的问题。
因此，将GO与其他有机材料进行复合改性，以提高复合材料的电导率和力学性能，并同时具备优异的防腐性能，成为近年来的研究重点。
2. 实验部分2.1 材料的制备2.1.1 GO的制备采用改进的Hummers法制备GO。
首先将天然石墨加入浓硫酸中，并搅拌30分钟。
然后缓慢加入高锰酸钾，并继续搅拌1小时。
接下来将混合溶液稀释至10倍，加入冰浴中，并缓慢滴加稀磷酸。
最后用10% HCl溶液洗涤过滤得到GO。
2.1.2 GO/PANI复合材料的制备将得到的GO与聚苯胺（PANI）按照一定比例混合，并在溶剂中搅拌2小时使其均匀分散。
随后将混合物转移到模具中，用真空烘箱进行干燥，最后得到GO/PANI复合材料。
2.2 防腐性能测试采用电化学阻抗谱（EIS）技术对GO/PANI复合材料的防腐性能进行评估。
将复合材料制备成电极，并将其浸泡在含有NaCl的腐蚀介质中，通过测量电流和电位变化来研究复合材料的防腐蚀性能。
3. 结果与讨论3.1 GO/PANI复合材料的表征通过扫描电镜观察复合材料表面的形貌，可以看到GO均匀地分散在PANI的基体中。
氧化石墨烯_聚苯胺纳米复合材料的制备_表征及其潜在应用_马兴法
氧化石墨烯/聚苯胺纳米复合材料的制备、表征及其潜在应用 马兴法1, 2∗ 郑静 1 贺笑春 1 高明军1 李光3(1烟台大学环境/材料学院, 山东，烟台264005, 2浙江大学硅材料国家重点实验室, 浙江，杭州310027, 3浙江大学工业控制技术国家重点实验室, 浙江，杭州310027)摘要氧化石墨烯、导电聚苯胺是重要的多功能材料，在高能量的锂电池、超级电容器、催化、太阳能电池、化学传感、生物传感等领域有着较高的研究价值和潜在应用。
本文采用化学氧化法制得了氧化石墨烯，之后利用原位聚合途径合成了氧化石墨烯/导电聚苯胺纳米复合材料。
采用透射电镜（TEM）,原子力显微镜(AFM)，红外光谱(FTIR)，UV-Vis，X-射线衍射（XRD）等进行了相应表征。
为考察氧化石墨烯、氧化石墨烯/导电聚苯胺纳米复合材料的表面、界面特性，便于开发性能优异的纳电子器件，用所合成的纳/微米结构材料及其复合材料构筑了QCM结构化学传感器原型器件，对器件的吸附响应特性进行了对比考察。
探讨了存在的不足，并提出了一些改进的建议。
关键词: 氧化石墨烯； 纳米复合材料；表面与界面特性；吸附响应；化学传感Praparation, Characterizations, and Its Potential Applications of PANi/ Graphene Oxide Nanocomposite Xingfa Ma 1, 2*, Jing Zheng1, Xiaochun He1, Mingjun Gao1, and Guang Li3（1School of Environmental and Material Engineering, Yantai University, 264005, Yantai, 2State Key Laboratory of Silicon Materials, Zhejiang University, 310027, Hangzhou, 3National Laboratory of Industrial Control Technology, Institute of Advanced Process Control, Zhejiang University, 310027,Hangzhou）AbstractGraphene oxide (GO), nano/micro-structured polyaniline (PANi) are some typical important functional materials, which have many applications in lithium ion battery with high energy, supercapacitor, catalysts, solar cells, nanodevices, chemical sensors, biosensors and biomedical fields. In this paper, GO was obtained by using chemical oxidation method at room temperature, and nano/micro-structured GO/PANi composite was prepared with in-situ polymerization of aniline in the presence of GO suspension. A series of characterizations were examined by TEM (transmission electron microscopy), AFM (Atomic Force Microscope), XRD (X-ray diffraction), the Fourier-Transform Infrared (FTIR) spectra, UV-Vis, et al. To examine the surface and interface properties of GO, GO/PANi nanocomposite, chemical prototype sensors were constructed based on GO, GO/PANi nanocomposite and QCM device. The comparative response behaviors of the sensor to some typical volatile compounds operating at room temperature were investigated. The adsorption features to some typical volatile compounds were discussed. Some key issues and modification ideas were suggested for further investigation.Keywords: Graphene oxide (GO); Nanocomposites; Surface and Interface Features; Adsorption Response; Chemical sensors作者简介：马兴法，男，工学博士，副教授，从事有机-无机复合功能材料及器件性能研究； e-mail address: xingfamazju@。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
相变增韧SiC陶瓷
主要用于提高陶瓷材料的断裂韧性和 抗弯强度。增韧机理主要包括:裂纹 尖端的应力场引起的体积膨胀和断裂 表面吸收能量、相变诱发的残余压应 力、防止裂纹的增长使他们转动和分 叉、相变诱发微裂纹和晶粒细化等。
复合材料的研究进展
根据实际应用领域的需求以及 Cf/SiC复合材料的性能需求的不同， 已开发出以下几种制备工艺: 化学气相渗透法（CVI） 先驱体转化法 （PIP） 浆料浸渍烧结法 液相硅浸渍法（LSI） 一些综合的制备工艺。
THANK YOU 请批评
指正
物理结合
主要是指范德华力和氢键，还与纤维的比表面和 粗糙度有关。同时，复合材料中内应力也是形成 这种结合重要原因。解决纤维与基体之间热膨胀 系数不同的方法有两种: 1.在界面处人为的引入中间过渡层 2.调整SiC基体的热膨胀系数使其与碳纤维的热膨 胀系数相近
3.1.2界面作用
传递作用:界面层需要具备一定的强度，将载荷由基 体传递至增强相碳纤维;
降低生产成本 深入机理研究
优化制备工艺 挖掘应用潜力
强化理论研究
参考文献
【1】Design of High Preformance CMC Brake Discs[J] . Krenkel Walter,Henke T.. Key Engineering Materials . 1999 (164) 【2】In-Situ Joined CMC Components[J] . Krenkel Walter,Henke T.,Mason N.. Key Engineering Materials . 1997 (127) 【3】碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料的研究进展[A]. 文章苹,张永刚.第三届中国国际复合材料科技大会论文集 [C]. 2017 【4】连续碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料研究进 展[J]. 陈明伟,谢巍杰,邱海鹏. 现代技术陶瓷. 2016(06) 【5】尹洪峰,徐永东,成来飞,等.连续碳纤维增韧SiC复合 材料的制备与性能研究[Ｊ].硅酸盐学报,2000,28(5):437440.
3.1.3复合材料的增韧机制
Cf/SiC复合材料在高温下，基体的原子扩散增强，更容易在界面形成固溶体和化合物，韧性较差，严重制约 了其优良的性能和实际的应用。因此，提高陶瓷材料的韧性是Cf/SiC复合材料发展的重要课题之一。
纤维增韧SiC陶瓷
增韧机理主要是纤维的拉伸和桥联作 用，纤维增韧的作用取决于纤维和 SiC陶瓷基体的结合强度、排列方式、 纤维含量和长径比等。纤维的拉伸和 桥联作用使纤维把裂纹桥接起来，在 裂纹表面产生一个压应力，抵消外加 拉应力，从而起到增韧作用。
目前，以碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料( 以下简Cf/SiC复合 材料) 为代表的纤维增强陶瓷基复合材料充分利用了碳纤维优异 的高温力学性能和SiC陶瓷基体的高温抗氧化性能。被认为是目 前最有发展前途的高温热结构材料。
Cf/SiC复合材料的组成
➢ Cf/SiC复合材料是以碳纤维为增强纤维，SiC为陶瓷 基体，通过某种制备工艺复合起来的一种纤维增强 陶瓷基复合材料。
05
复合材料的性 能与应用
06 展望
07 参考文献 致谢
08 Thanks
Introduction
随着现代科学技术的发展，在许多领域，尤其是航天航空、军事 等尖端科学领域， 对高温结构材料有着更高的要求。
纤维增强陶瓷基复合材料，是一种具有高强度、高韧性、优异的 热稳定性和化学稳定性的一类新型结构材料。
➢ Carbon fiber reinforced silicon carbide composites are used to pass through the fiber during the process of fracture Toughening mechanisms to cause the material to behave as non-brittle fracture.
碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料
Carbon fiber reinforced silicon carbide ceramic matrix composites
目 录
Contents
01 引言
Introduction
02
Cf/SiC复合材料 的组成
03
复合材料的界面 及强韧化机制
04
复合材料的研究 进展
的
不仅在航天航空领域得到
性
广泛的应用，还应用于军
能
事工业、机械工业、生物 医学、能源技术和环境保
与
护等领域，而且Cf/SiC复
应
合材料作为耐高温的复合
用
材料一直被各国研究者所 重视。
展望
近年来， Cf/SiC复合材料的研究已取得了长足 的发展，但其制备工艺还不具备大批量生产的能力， 这极大地限制了其在民用领域的发展应用。因此，今 后的研究应重点解决以下几个方面的问题
国内外制备工艺研究现状
目前，由于Cf/SiC复合材料的兴起，国内外众 多研究者展开了对Cf/SiC复合材料的研究，主 要是在制备方法与工艺上，所制备的复合材料 力学性能各有差异。
复
Cf/SiC复合材料有着比强 度高、比模量高、耐疲劳、
合
热膨胀系数小、尺寸稳定
材
等优异性能，且在真空环
料
境中显示出优异的特性， 有着非常广阔的应用前景。
隔离作用:在高温或者有氧环境下，界面层可以抑制基体和 纤维之间发生原子扩散反应导致的结合强度增加，从而保 持材料优异的韧性;
保护作用:减缓和避免纤维在制备过程中因高温或化学反应 引起的损伤;
应力缓释作用:裂纹由基体传递至界面层时，在界面处或者界面层内部 以扩散的方式发生偏转，每一基体裂纹产生大量更细小的裂纹，拓展 了裂纹传递的途径
SiC 的 分 解 温 度 为 2600 ℃ ， 密 度 为 3.17g/cm3 。 SiC 陶 瓷 常 温 力 学 性 能 高 ， 同时其高温力学性能是已知陶瓷材料中 最优的。
复合材料的界面及强韧化机制
3.1复合材料的界面
Cf/SiC复合材料的界面位于碳纤维与SiC陶瓷基体结合 处，作为纤维与基体间传递载荷的过渡区，是Cf/SiC复 合材料的一个重要组成部分。
其组织结构，力学性能和失效规律都直接影响着复合材 料整体的力学性能。
所以研究界面特性对Cf/SiC复合材料力学性能的影响具 有重要意义。
3.1.1界面结合形式
化学结合
即互扩散结合。其界面反应主要是Si原子 向纤维内部的扩散，这种扩散使得SiC基 体与纤维结合很强，并且对纤维本体造成 很大的损伤。若要改善，可通过在碳纤维 表面制备氧化涂层来实现。例如，纤维表 面涂覆氮化硼（BN）、富碳SiC、擦系数低、有自 润滑性等，而且还有一般碳素材 料没有的特性，如显著的各向异 性。
碳纤维高温性能非常优异， 在惰性气氛中，其强度在 2000℃以上时下降幅度仍然 较小，其最大的缺点是高温 抗氧化性能差。
2.2基体SiC陶瓷
SiC陶瓷是陶瓷基复合材料中常见的一种 基体材料，SiC属于典型的共价键结合的 化合物。
2.1增强体碳纤维
碳纤维是一种由碳元素组成的特 种纤维，结构是由微晶石墨延轴 向排列组成的一种乱层非晶态石 墨结构。
Carbon fiber is a kind of carbon fiber with more than 85% carbon content after carbonization and graphitization of organic fiber or asphalten-based material.