CVD制备各向同性热解炭的微观结构表征及沉积机制研究
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cvd碳材料生长CVD碳材料生长一、引言CVD碳材料生长是一种重要的方法,用于在固体基底上合成高质量的碳材料。
CVD是化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition)的缩写,通过在气相中引入适当的碳源,使碳原子在基底上沉积形成薄膜或纳米颗粒。
本文将介绍CVD碳材料生长的原理、方法和应用。
二、CVD碳材料生长的原理CVD碳材料生长的原理是基于热分解和化学反应。
首先,在反应室中加热基底到适当的温度,然后将碳源气体(如甲烷、乙烯等)引入反应室中。
在高温下,碳源气体分解产生活性碳原子,这些碳原子在基底表面沉积形成碳薄膜或纳米颗粒。
同时,还可以通过控制反应条件和添加适当的催化剂来实现对碳材料的生长过程的调控。
三、CVD碳材料生长的方法CVD碳材料生长可以通过不同的方法实现,常见的方法有热CVD和等离子体增强化学气相沉积(PECVD)。
热CVD是指在常压下通过热分解碳源气体进行碳材料生长,而PECVD是在低压下通过电离碳源气体进行碳材料生长。
此外,还有其他一些变种方法,如低温CVD、激光化学气相沉积等,可以根据实际需求选择适合的方法。
四、CVD碳材料生长的应用CVD碳材料生长在许多领域都有广泛的应用。
首先,碳纳米管是一种重要的CVD碳材料生长产物,具有优异的电子、热导性能,被广泛应用于电子器件、催化剂载体等领域。
其次,碳纳米颗粒也是一种重要的CVD碳材料生长产物,具有较大的比表面积和独特的光学性质,被应用于催化剂、传感器、生物医学等领域。
此外,CVD碳材料生长还可以用于生产碳纤维、碳膜、碳纳米带等碳材料,这些材料在航空航天、能源储存等领域有重要的应用价值。
五、结论CVD碳材料生长是一种重要的方法,用于合成高质量的碳材料。
通过热分解和化学反应,可以在固体基底上沉积形成碳薄膜或纳米颗粒。
CVD碳材料生长的方法包括热CVD和PECVD等,根据实际需求选择合适的方法。
CVD碳材料生长在电子器件、催化剂、传感器等领域有广泛的应用。
CVD 硅碳多孔碳沉积什么是CVD?化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition,简称CVD)是一种常用的薄膜制备技术。
它通过在高温下将气体或蒸汽中的化学物质转化为固态材料,从而在基底表面上形成薄膜。
CVD技术被广泛应用于半导体、光电子、陶瓷、涂层等领域。
硅碳薄膜硅碳(SiC)是一种由硅和碳元素组成的化合物。
硅碳具有优良的机械性能、热性能和化学稳定性,因此在许多领域中得到了广泛应用。
硅碳还具有优异的电子特性,可用于制造半导体器件。
硅碳薄膜可以通过CVD技术制备。
在CVD过程中,通常使用硅源和碳源气体,如二甲基硅烷(DMS)和甲烷(CH4),通过热解反应在基底表面上沉积出硅碳薄膜。
CVD制备的硅碳薄膜具有均匀的化学组成和良好的结晶性能。
硅碳薄膜的应用非常广泛。
在半导体行业中,硅碳薄膜可用作隔离层、衬底材料和电极。
在涂层领域,硅碳薄膜可用于提高材料的耐磨性和耐腐蚀性。
此外,硅碳薄膜还可以用于制备光学器件、传感器和生物医学材料等。
多孔碳材料多孔碳是一种具有高比表面积和丰富孔隙结构的碳材料。
它通常由有机前驱体(如聚苯乙烯)通过炭化或热解制备而成。
多孔碳具有许多优异的特性,如低密度、高孔隙率、优良的吸附性能和导电性能等。
CVD技术可用于制备多孔碳材料。
在CVD过程中,选择合适的前驱体和反应条件,通过热解反应形成多孔结构,并在基底表面上沉积出多孔碳材料。
通过调控反应条件和前驱体的选择,可以控制多孔碳材料的孔隙结构和形貌。
多孔碳材料具有广泛的应用领域。
在能源存储领域,多孔碳可用作超级电容器和锂离子电池的电极材料。
在环境保护领域,多孔碳可用于吸附和去除有害物质。
此外,多孔碳还可用于催化剂载体、分离膜和传感器等。
沉积过程CVD沉积过程一般包括以下几个步骤:1.基底预处理:将基底表面清洗干净,并进行表面活化处理,以提高薄膜的附着力。
2.反应气体供给:将反应气体引入反应室中,通常需要通过气体流量控制器来控制反应气体的流量。
2019年06月CCVD 法制备一种特殊形状的炭纤维束杨云鹏(沈阳工学院,辽宁抚顺113122)摘要:采用单一催化化学气相沉积法(CCVD )合成了一种特殊形态的炭纤维束。
从表面看,这些炭纤维束是由许多条状的粗纤维构成,放大观察可以发现它们是由卷曲的纳米炭纤维紧密的缠绕在一起形成的,最后采用扫描电镜观察其形貌,对这种特殊形貌的炭纤维束的生长进行了简要的推导。
关键词:炭纤维束;CCVD ;形态近年来,炭纤维束因其潜在的应用前景,如作为场致发射源[1]等而备受关注。
目前,合成炭纤维束的方法很多,但主要的方法有两种:催化化学气相沉积法(CCVD)和等离子体增强化学气相沉积(PECVD)。
CCVD 方法是一种化工技术,该技术主要是利用含有薄膜元素的一种或几种气相化合物或单质在衬底表面上进行化学反应生成薄膜的方法。
化学气相淀积是新发展起来的制备无机材料的新技术,广泛用于提纯物质、研制新晶体、淀积各种单晶、多晶或玻璃态无机薄膜材料,因其具有便于产业化,工艺简单,成本低,收率高等优势,在合成炭纤维束的研究中得到了广泛的应用。
在以往的CCVD 法合成炭纤维束的实验中,炭纤维束和形成束的纤维被设计生长在基底上,所以它们总是笔直平行地生长,从外观到内部结构,形态几乎是相同的[2]。
在本文章中,我们描述了一种利用无基地催化化学气相沉积法制备的特殊形态的炭纤维束。
1实验Ni/Mo/Mg 催化剂完全按照李等人的实验方法制备。
将催化剂和聚丙烯按照5%比例,在175℃的密炼机上进行混合10分钟,取出后迅速团成直径2cm 聚丙烯球。
实验开始后,将聚丙烯球放置在水平的石英管中间,通入氮气和乙炔气混合气体对石英管进行气体清洗,其中气体流量分别控制住100ml/min 和50ml/min 。
15分钟后,将石英管放置到温度控制在600℃的恒温炉中,关闭氮气,乙炔气体以50ml/min 的恒定流量通入密封的石英管中进行反应。
反应持续60分钟后,关闭恒温炉,切断乙炔,通入50ml/min 的氮气至石英管冷却[3]。
化学气相沉积的热力学原理及研究进展姓名:韩瑞山指导教师:郭领军摘要:本文主要介绍了制备碳/碳复合材料优秀的材料特性及其化学气相沉积制备工艺,并分析比较了化学气相沉积各操作工艺的优缺点,分析解释了化学气相沉积过程中的复杂反应的原因,包括用热力学的方法对化学气相沉积工艺参数的优化选择,及运用热力学基本原理对化学气相沉积过程中复杂反应路径的确定,最后总结了应用热力学来研究化学气相沉积的优缺点,提出了改进方案。
关键词:碳/碳复合材料,化学气相沉积,化学热力学,热解机理1 前言1.1 碳/碳复合材料及制备工艺介绍碳/碳(C/C)复合材料是以碳作基体的碳纤维(CF)增强复合材料,它综合了炭材料的高温性能和复合材料优异的力学性能[1]。
由于碳原子独特的电子和类石墨结构以及良好的生物相容性等特点,碳/碳复合材料不仅具有复合材料的优良的力学性能,而且碳/碳复合材料具有高温下强度和刚度高,耐烧蚀、腐蚀,尺寸稳定性好,化学惰性,高导电、导热率,低热膨胀系数以及生物相容性等优良特点,所以被认为是理想的导电材料、高温复合力学材料和生物材料[2]。
目前碳/碳复合材料已经成功地应用于导弹的头锥,固体火箭发动机喷管、喉衬,航天飞机的结构部件、商用飞机、军用飞机、汽车的刹车装置,人工关节、心脏瓣膜等生物材料。
目前国内外碳/碳复合材料的制备普遍采用的是化学气相渗透(CVD)工艺,碳/碳复合材料化学气相沉积工艺是将炭纤维预成型体置于高温化学气相沉积炉中,气态碳氢化合物前驱体通过扩散、流动等方式进入预成型体内部,在一定温度和压力下裂解生成热解炭并沉积在炭纤维的表面,逐步沉积到多孔预制体骨架的孔隙中。
在化学气相沉积热解炭的过程中,包含复杂的气相反应、表面反应和扩散传质的物理化学过程,包括碳氢化合物气体裂解、聚合,碳-碳键的断裂,脂肪族或芳香族碳氢化合物的形成以及它们的脱氢、环化反应等化学过程,和反应物的扩散、吸附、反应缩聚成炭、副产物的脱附、炭沉积等物理过程[2]。
化学液气相沉积制备炭/炭复合材料的机理及研究进展发布时间:2022-11-09T08:28:16.929Z 来源:《科学与技术》2022年第14期作者:张稳,马佳维,姚成君,李俏,唐凤,赵娜娜,周凯兴[导读] 科技的发展,推进了工业生产,各类复合材料相继出现,为各行各业生产经营提供了有效支持张稳,马佳维,姚成君,李俏,唐凤,赵娜娜,周凯兴西安超码科技有限公司(陕西省西安市)710025摘要:科技的发展,推进了工业生产,各类复合材料相继出现,为各行各业生产经营提供了有效支持。
本文主要讲述了化学液气相沉积机理,并概括性总结了当前国内外此工艺的研究进展。
关键词:化学液气相沉积;炭/炭复合材料;机理;快速沉积0 引言从炭/炭复合材料实际应用看,表现出较多优势,不仅具有高强度、高抗热震性,同时也具有低密度、低烧蚀率、低热膨胀系数等优势,它具备了炭材料优异的高温性能,也有纤维增强复合材料良好的力学性能,由于诸多优势,使得炭/炭复合材料广泛应用于各个领域,比如飞机制造、火箭发动机喷管、机翼前缘等构件都可以看到此类材料,可见其具备不错发展前景。
除此之外,炭/炭复合材料也应用可以作为刹车材料使用,现己广泛应用;而将该材料应用到生物医学领域也取得不错的效果,比如人造心脏瓣膜、牙种植体、人工骨,也可以作为植入矫正材料,这也近年来该领域的研究热点方向。
1 不同类化学气相沉积工艺研究等温化学气相沉积工艺,主要就是在沉积炉内的等温空间中,放入炭纤维预制体,促使前驱体碳氢化合物和载气,顺利从预制体表面流过,并通过相应的扩散,最终进入到预制体内部,在这种模式下,会导致预制体表面气体浓度明显高于内部。
与反应气体扩散速率相比,非均相的表面反应所生成的热解炭速率会更快,此种情况下,热解炭出现的沉积现象主要出现在预制体孔隙入口首位,并不会在孔隙内发生沉积,所以,极易引发孔隙堵塞情况,导致发生闭孔现象,这种情况下,会对炭/炭复合材料致密化产生一定的影响,进而直接阻碍炭/炭复合材料性能的发挥。
收稿日期:2006203223; 修回日期:2006205225 基金项目:国家863项目(2002AA 305401)。
通讯作者:白 朔,E 2m ail:sbai @i m r .ac .cn 作者简介:吴峻峰(1975-),男,河南人,博士研究生;目前主要从事热解炭材料方面的研究。
E 2m ail:jfw u @i m r .ac .cn文章编号: 100728827(2006)022*******大尺寸各向同性热解炭材料的制备与表征吴峻峰, 白 朔, 刘树和, 徐红军, 成会明(中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家(联合)实验室,辽宁沈阳 110016)摘 要: 采用一种新的旋转基体稳态流化床沉积装置制备大尺寸的各向同性热解炭材料。
利用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜和XRD 对各向同性热解炭材料的微观结构进行了表征,并对其力学性能进行了测试。
结果表明,改进后的旋转基体稳态流化床沉积工艺能够制备出大尺寸的各向同性热解炭材料。
材料的结构均匀,气孔较少,主要由球形颗粒状碳结构组成,构成这种球形颗粒状碳结构的是乱层结构的石墨片层堆积体。
各向同性热解炭与传统炭材料相比具有较高的杨氏模量、硬度和强度。
关键词: 热解炭;各向同性;制备;微观结构中图分类号: TQ 127.1+1文献标识码: A1 前言热解炭(Py rocarbon,Pc )是气态碳氢化合物在热基体表面通过脱氢作用而形成的炭材料。
20世纪50年代~60年代热解炭材料在工业生产中得到成功应用后,随着研究的深入,其作为结构和功能材料在航空、航天、原子能、医学、电子、机械等领域都得到了越来越广泛的应用[124]。
根据热解炭材料的微观结构可以将其分为各向异性和各向同性热解炭。
由于各向同性热解炭材料结构致密、晶粒尺寸小、性能均一,因此除具备一般炭质材料的耐高温、润滑、耐磨损等共性优点外,还具有强度高、不透气、可加工性能优良等特点。
各向同性热解炭材料作为涂层材料已成功应用于医学、原子能等领域,同时其块体材料作为高性能机械密封组件也成功应用于机械、航天、航空、船舶等领域。
化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2023 年第 42 卷第 12 期沼渣生物炭的制备及资源化利用研究进展叶沁辉,陈红,于鑫,王凯,于露滢,曾可佳(东华大学环境科学与工程学院,上海 201620)摘要:沼渣是生物质经厌氧消化后产生的固体残渣,也是具有较大应用潜力的二次资源。
与填埋、焚烧等传统沼渣处理工艺相比,使用热化学法处理废弃生物质沼渣可更好地实现沼渣中有机物的固定,且制备得到的沼渣生物炭结构稳定、性能优良,能被广泛应用于污染物吸附、催化降解、土壤修复等诸多领域。
本文归纳总结了国内外常见的沼渣生物炭制备技术和改性方法,重点介绍了沼渣生物炭的结构、元素组成和理化性质。
同时,汇总了现阶段沼渣生物炭的主要资源化应用途径,并对未来沼渣生物炭资源利用的发展方向进行了展望。
关键词:沼渣;生物质;废物处理;吸附剂;催化剂中图分类号:X7 文献标志码:A 文章编号:1000-6613(2023)12-6554-13Preparation and resource utilization of biogas residue biocharYE Qinhui ,CHEN Hong ,YU Xin ,WANG Kai ,YU Luying ,ZENG Kejia(College of Environmental Science and Engineering, Donghua University, Shanghai 201620, China)Abstract: Biogas residue was a solid residue produced by anaerobic fermentation of biomass, which was also a secondary resource with great application potential. Compared with the traditional biogas residue treatment process such as landfill and incineration, the use of thermochemical method to treat waste biomass biogas residue could achieve the fixation of organic matter in the biogas residue, and the prepared biogas residue biochar had stable structure and excellent performance, which could be widely used in pollutant adsorption, catalytic degradation, soil remediation and many other fields. This paper summarized the common preparation technologies and modification methods of biogas residue biochar at home and abroad, and focused on the structure, elemental composition and physical and chemical properties of biogas residue biochar. At the same time, the main resource application ways of biogas residue biochar were summarized, and the development direction of biogas residue biochar resource utilization in the future was prospected.Keywords: biogas slag; biomass; waste treatment; adsorbents; catalyst 废弃生物质的沼气资源化利用是促进经济社会发展全面绿色转型的重要方向之一,根据农村社会经济调查司的数据,截至2018年底,农村沼气建设工程数量已超过10万个[1]。
采用选区电子衍射法测定人工机械心瓣热解炭的择优取向度张建辉;孙海博;王根明;郭鹏海【摘要】利用选区电子衍射法定量表征热解炭涂层的择优取向.采用扫描电镜观察热解炭涂层自然断面的结构形貌特征,并采用透射电镜测定取向角,通过在同一位置改变选区的面积得到不同的衍射图谱,讨论选区面积对取向角的影响.研究结果表明:热解炭涂层主要由球形颗粒状结构组成,颗粒直径为300~1 000 nm,片层状结构所占体积比很小;热解炭涂层在局部区域(直径为190 nm的选区)内的平均取向角为72°,并且球形颗粒内芳香碳平面的择优取向方向平行于颗粒表面;球形颗粒状结构决定了涂层的取向角随着选区面积的增大而增大,而球形颗粒较高的体积比又将进一步导致热解炭涂层整体呈现各向同性.【期刊名称】《中南大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2013(044)003【总页数】5页(P1006-1010)【关键词】人工机械心瓣;热解炭;择优取向;取向角【作者】张建辉;孙海博;王根明;郭鹏海【作者单位】杭州电子科技大学机械工程学院,浙江杭州,310018;杭州电子科技大学机械工程学院,浙江杭州,310018;兰州兰飞医疗器械有限公司,甘肃兰州,730070;兰州兰飞医疗器械有限公司,甘肃兰州,730070【正文语种】中文【中图分类】TQ127.1+1热解炭是目前应用于人工机械心瓣的主要材料之一[1]。
热解炭由流化床化学气相沉积(CVD)工艺制备而成,而在沉积过程中,热解炭极易形成择优取向,伴随择优取向的存在,材料则呈现出各向异性。
应用于人工心瓣的热解炭涂层,要求是高密度各向同性炭,虽然各向异性热解炭也抗血栓,但当基体的形状复杂、各向异性热解炭从高温冷却时,会由于择优取向的存在而产生热应力,不仅影响涂层与基体的结合强度,而且也影响涂层本身的机械强度[2]。
因此,对热解炭材料择优取向度定量测定方法的研究是一项有意义的工作。
测定热解炭择优取向的方法有很多。
pecvd法制备石墨烯的生长机理及其应用研究石墨烯是一种由碳原子组成的二维晶体结构材料,具有超薄、高导电性、高热导性等优异的性质,因此在材料科学、电子学和能源领域具有广泛的应用前景。
PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)法是一种常用的制备石墨烯的方法,其生长机理和应用研究对于石墨烯的进一步发展具有重要的指导意义。
PECVD法制备石墨烯的生长机理与其他方法相比较复杂,但是其利用电解离的等离子体形成的活性物种和碳源进行反应的方式,可以实现高质量、大面积的石墨烯生长。
具体来说,PECVD法使用的常见碳源有甲烷、乙烯等,通过激活等离子体产生的活性物种与碳源分子发生反应,使得碳原子逐层沉积在衬底上形成石墨烯。
在生长过程中,衬底表面导电性的选择以及控制衬底温度、气氛组成和射频功率等参数对石墨烯的形貌和性质具有重要影响。
石墨烯作为一种前沿材料,具有广泛的应用前景。
首先,石墨烯在电子学领域的应用方面具有潜力巨大。
由于其高电子迁移率和透明性,石墨烯可用于制造更小、更快、更高效的电子产品。
其次,石墨烯在能源领域也有广泛的应用。
石墨烯具有良好的导电性和热导性,能够作为电池、超级电容器等能源存储和转换器件的理想材料。
此外,石墨烯还可用于制备柔性电子设备、传感器和光学器件等。
然而,目前的PECVD法在制备石墨烯方面还存在一些问题和挑战。
首先,制备石墨烯的过程需要高温和高真空条件,制备过程较为复杂。
其次,大面积的石墨烯生长过程中,可能会出现石墨烯收缩和裂纹等问题,限制了其应用范围。
因此,今后的研究应该致力于寻找更加有效且简单的制备石墨烯的方法,并且进一步提高石墨烯的质量和可控性。
总之,PECVD法制备石墨烯的生长机理和应用研究对于石墨烯领域的发展具有重要的指导意义。
随着技术的不断进步,相信PECVD法在石墨烯制备领域仍然具有巨大的潜力,将推动石墨烯在材料科学、电子学和能源领域的应用实现更大的突破和发展。
利用CVD技术制备纳米结构材料及其性能研究纳米技术作为当今科技发展中的一个重要分支,已经在许多领域得到广泛应用。
纳米结构材料具有很多独特的性质,如高比表面积、强度、硬度和生物相容性等,使之在新能源、材料、电子器件、生物医学等领域得到广泛应用。
而化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition,CVD)技术则是一种重要的纳米结构材料制备技术。
本文将介绍CVD技术制备纳米结构材料的原理、方法及其性能研究进展。
一、CVD技术制备纳米结构材料的原理CVD技术是一种重要的材料制备技术,利用化学反应在气相条件下生长材料。
CVD技术制备纳米结构材料的基本原理是在高温和低压条件下,利用化学反应沉积气体分子在衬底表面上。
CVD技术可以分为三种类型,即低压CVD、大气压CVD和热分解CVD。
在CVD过程中,需要使用两种类型的反应气体,即载气和前驱体气体。
载气是气相反应中的惰性气体,可调节反应气体的浓度和形状。
前驱体气体是被选择的源气体分子,它们在化学反应中与载气混合形成气相反应中的前驱体分子。
在衬底表面形成的纳米结构材料是前驱体分子不断沉积的结果。
二、CVD技术制备纳米结构材料的方法CVD技术制备纳米结构材料的方法通常是根据反应的类型和条件来选择。
如在低压CVD中,反应通常在真空或超高真空条件下进行,反应温度在500℃以上,样品表面是为了在反应中成为催化剂。
大气压CVD可以在常温或加热条件下进行,此时反应气体和催化剂直接暴露在衬底表面,常用于硅晶圆上的电子器件制备。
热分解CVD是利用有机分子在高温条件下的热分解反应来制备纳米结构材料,这种方法常用于制备碳纳米管。
在CVD技术中,需要严格控制反应条件,如温度、反应气体流量、压力、反应时间等,以保证纳米结构材料的合成质量。
三、CVD技术制备纳米结构材料的性能研究进展CVD技术制备的纳米结构材料具有许多独特的性能,如高比表面积、强度、硬度和生物相容性等,且这些性能可以通过引入有机物或杂质来改变。
制备生物炭的结构特征及炭化机理的xrd光谱分析
生物炭是吸附剂的优质材料,因其具有均一的体积结构、良好的吸附性能和出
色的稳定性,被广泛应用于环境保护、水处理及能源新材料原料等领域。
XRD(X
射线衍射)光谱分析技术已应用于研究生物炭的结构特征及炭化机理。
生物碳的结构特征及炭化机理主要通过X射线衍射分析来研究。
XRD光谱可以
揭示生物炭晶体结构的细节。
用X射线衍射仪能够得出生物炭晶体结构的拓扑结构、晶粒尺寸、化学成分等要素。
X射线衍射分析可以看到生物炭晶格的形成情况,同
时可以观察炭化机理。
总之,X射线衍射仪能够探明生物炭的晶体结构特征和炭化机理。
它是有效获
取生物炭晶体结构和炭化机理的有效方法。
研究生物碳的结构特征及炭化机理,这种技术的使用对于更好地利用生物炭尤为必要且有效。
1 C/C复合材料概述炭/炭复合材料(C/C)是由炭纤维及其制品(炭毡或炭布)增强的炭纤维复合材料。
C/C的组成元素只有一个,即碳元素,因而C/C具有许多炭和石墨材料的优点,如密度低(石墨的理论密度为2.2 g/cm3)和优异的热性能,即高的导热性、低热膨胀系数以及对热冲击不敏感等特性。
作为新型结构材料,C/C还具有优异的力学性能,如高温下的高强度和模量,尤其是其随温度的升高,强度不但不降低,反而升高的特性以及高断裂韧性、低蠕变等性能。
这些特性,使C/C复合材料成为目前唯一可用于高温达2800 ℃的高温复合材料。
C/C复合材料自上世纪60年代问世以来,在航空航天、核能、军事以及许多民用工业领域受到极大关注,并得到迅速发展和广泛应用。
1.1 C/C复合材料的性能特点(1) 物理性能C/C复合材料在高温热处理后的化学成分,碳元素高于99%,像石墨一样,具有耐酸、碱和盐的化学稳定性。
其比热容大,热导率随石墨化程度的提高而增大,线膨胀系数随石墨化程度的提高而降低等。
(2) 力学性能C/C复合材料的力学性能主要取决于炭纤维的种类、取向、含量和制备工艺等。
单向增强的C/C复合材料,沿炭纤维长度方向的力学性能比垂直方向高出几十倍。
C/C复合材料的高强高模特性来自炭纤维,随着温度的升高,C/C复合材料的强度不仅不会降低,而且比室温下的强度还要高。
一般的C/C复合材料的拉伸强度大于270 MPa,单向高强度C/C复合材料可达700 MPa以上。
在1000 ℃以上,强度最低的C/C复合材料的比强度也较耐热合金和陶瓷材料的高。
C/C复合材料的断裂韧性与传统的炭材料相比,有极大的提高,其破坏方式是逐渐破坏,而不是突然破坏,因为基体炭的断裂应力和断裂应变低于炭纤维。
经表面处理的炭纤维与基体炭之间的化学键与机械键结合强度强,拉伸应力引起基体中的裂纹扩展越过纤维/基体界面,使纤维断裂,形成脆性断裂。
而未经表面处理的炭纤维与基体炭之间结合强度低,C/C复合材料受载一旦超过基体断裂应变,基体裂纹在界面会引起基体与纤维脱粘,裂纹尖端的能量消耗在炭纤维的周围区域,炭纤维仍能继续承受载荷,从而呈现非脆性断裂方式。