碳碳复合材料的研究进展

碳碳复合材料的应用研究现状碳碳复合材料（Carbon-Carbon Composites，简称C/C复合材料）是一种高性能的结构材料，由碳纤维和炭化石墨相互穿插制成。

由于其优异的力学性能、耐高温性能和抗氧化性能，碳碳复合材料被广泛应用于航空航天、航空制动系统、摩擦材料等领域。

在航空航天领域，碳碳复合材料被广泛应用于航天器热防护系统、发动机喷管、推力矢量控制器等关键部件。

由于碳碳复合材料的高温稳定性和耐烧蚀性能，可以有效保护航天器在高速进入大气层时受到的热载荷，提高航天器的安全性能和使用寿命。

同时，碳碳复合材料还可以用于制造发动机喷管，由于其具有较高的导热性能和机械强度，可以有效提高发动机的推力和燃烧效率。

在航空制动系统中，碳碳复合材料可以用于制造刹车盘和刹车瓦。

由于其具有较低的热膨胀系数和良好的摩擦性能，可以有效提高刹车系统的制动效率和耐久性。

此外，碳碳复合材料还具有较低的密度和良好的抗疲劳性能，可以减轻飞机的重量，提高飞机的载荷能力和燃油效率。

在摩擦材料领域，碳碳复合材料可以用于制造刹车片和离合器片。

由于其具有较低的热膨胀系数和良好的摩擦性能，可以有效提高刹车和离合器的制动效率和耐久性。

此外，碳碳复合材料还具有较低的摩擦噪声和磨损率，可以提高汽车驾驶的舒适性和安全性。

除了航空航天、航空制动系统和摩擦材料，碳碳复合材料还有许多其他应用领域。

例如，在核能领域，碳碳复合材料可以用于制造核反应堆的结构材料和导热材料，由于其具有较高的热导率和较低的中子俘获截面，可以提高核反应堆的热效率和安全性能。

在光学领域，碳碳复合材料可以用于制造太阳能电池板的支撑结构，由于其具有较低的质量和较高的强度，可以提高太阳能电池板的转换效率和使用寿命。

碳碳复合材料的应用研究已经取得了显著的进展，其在航空航天、航空制动系统、摩擦材料等领域的广泛应用为相关行业带来了许多技术突破和经济效益。

随着科学技术的不断发展和创新，相信碳碳复合材料的应用前景将更加广阔。

炭/ 炭复合材料的制备及研究进展摘要：综合国内外各种文献资料，总结了炭炭复合材料的用途、制备工艺，简要介绍了几种主要的致密化方法，并对炭炭复合材料的抗氧化研究、石墨化研究做了初步的介绍，最后提出了炭炭复合材料今后发展的方向.关键词：炭炭复合材料，致密化，化学气相沉积，抗氧化，石墨化.1 引言炭/ 炭复合材料是具有优异耐高温性能的结构与功能一体化工程材料。

它和其它高性能复合材料相同, 是由纤维增强相和基体相组成的一种复合结构, 不同之处是增强相和基体相均由具有特殊性能的纯碳组成[1-2]。

炭/ 炭复合材料具有低密度、高强度、低烧蚀率、高抗热震性、低热膨胀系数、零湿膨胀、不放气、在2 000 C 以内强度和模量随温度升高而增加、良好的抗疲劳性能、优异的摩擦磨损性能和生物相容性（组织成分及力学性能上均相容）、对宇宙辐射不敏感及在核辐射下强度增加等性能[1-3], 使炭/ 炭复合材料在众多领域有着广泛用途。

在发达国家，炭/ 炭复合材料已被成功用于航天飞机的机翼前缘、鼻锥、货舱门，高推动比战机发动机的涡轮，高性能火箭发动机喷管、喉衬、燃烧室等，新一代先进飞机、坦克、赛车、高速列车等的刹车材料，以及火箭、飞机的密封圈等构件[4]，同时，炭/ 炭复合材料作为生物医学材料，人造心脏瓣膜、人工骨、牙种植体及作为植入材料用于矫形是近年来的研究重点[5-7]; 作为智能材料，由于其受拉力后电阻增加，是很好的拉伸传感器，具有广阔的发展前景[8]。

炭/炭复合材料由碳纤维增强碳基体复合而成。

碳基体以热解炭的形式存在，由碳源先驱体经热解碳化而成。

炭/炭复合材料的制备工艺包括: 碳纤维及其结构的选择; 基体碳先驱物的选择; 炭/炭复合材料坯体的成型工艺; 坯体的致密化工艺以及工序间和最终产品的加工等[9]。

其中，关键技术在于坯体的致密化。

2 炭/炭复合材料的致密化工艺传统的炭/炭复合材料致密化工艺主要有化学气相沉积（CVD、化学气相渗透（CVI）和浸渍法。

碳/碳复合材料高温抗氧化涂层的研究进展摘要：阐述了国内外近几年来碳/碳复合材料抗氧化涂层的研究新进展，并并从碳/碳复合材料的抗氧化涂层的基本条件以及抗氧化涂层类型等方面重点介绍了抗氧化涂层技术。

最后指出了目前关于抗氧化涂层技术研究中存在的问题。

关键词:C/C复合材料；抗氧化涂层；研究进展Adva nces in Research on High Temperature An ti-oxidatio n Coati ngs ofC/C CompositesABSTRACT: Research progress of high temperature anti-oxidati on coat ings of C/C composites at home and abroad has bee n reported. The types of an ti-oxidati on coati ngs of C/C composites are emphasized. The problems existi ng in the oxidati on resista nee coat ing research are poin ted out .KEY WORDS: C/C composite; an ti-oxidation coat ing ; research progress.1引言碳/碳复合材料是炭纤维增强炭基体的新型复合材料，具有低密度(理论密度为2. 2 g/ cm33，实际密度通常为1.75〜2. 10 g/ cm3 )、低热膨胀系数(仅为金属的1/ 5〜1/ 10)、高强度、高模量、耐高温、抗热震、抗热应力、抗裂纹传播、耐烧蚀、摩擦系数小等特点，尤其是它在1 000〜2 300 C时强度随温度升高而升高，是理想的航空航天及其它工业领域的高温材料[1,2]。

然而，碳在370 C的有氧气氛中开始氧化，高于500 C时迅速氧化，导致碳/碳复合材料毁灭性破坏。

包 装 工 程第44卷 第21期 ·36·PACKAGING ENGINEERING 2023年11月收稿日期：2023-05-30基金项目：国家自然科学基金（12172344） *通信作者碳纤维复合材料力学性能研究进展段裕熙，张凯*，徐伟芳，陈军红，龚芹（中国工程物理研究院总体工程研究所，四川 绵阳 621999）摘要：目的 综述碳纤维复合材料这一热结构材料的力学性能研究进展，推进碳纤维复合材料的研制和应用。

方法 采用文献调研法，梳理和汇总国内外有关碳纤维复合材料力学性能的研究内容，对二维复合材料、针刺复合材料及三维编织复合材料3种结构进行性能影响因素分析。

结论 影响碳纤维复合材料静态和动态力学性能的因素主要有温度、应变率、密度等，提出应进一步开展碳纤维复合材料在多因素耦合及高温动态性能方面的研究。

关键词：碳纤维复合材料；静态力学性能；动态力学性能；三维编织复合材料 中图分类号：TB332 文献标识码：A 文章编号：1001-3563(2023)21-0036-10 DOI ：10.19554/ki.1001-3563.2023.21.005Mechanical Property of Carbon Fiber CompositesDUAN Yu-xi , ZHANG Kai *, XU Wei-fang , CHEN Jun-hong , GONG Qin(Institute of Systems Engineering, China Academy of Engineering Physics, Sichuan Mianyang 621999, China) ABSTRACT: The work aims to explore recent advancements in the mechanical properties of carbon fiber composites for thermal structural applications, with the objective of promoting the development and utilization of carbon fiber composites. Through a comprehensive literature review, the current research status on the mechanical properties of carbon fiber composites was summarized, and the factors affecting the static and dynamic mechanical properties of 2D composites, needled composites, and 3D woven composites were analyzed. The results indicate that factors affecting the static and dynamic mechanical properties of carbon fiber composites include temperature, strain rate, density, et al. And further investigations are necessary in multi-factor coupling and high temperature dynamic properties of carbon fiber composites. KEY WORDS: carbon fiber composite; static mechanical properties; dynamic mechanical properties; three-dimensional weaving composite碳纤维由有机纤维经过一系列热处理转化而成，它是含碳量高于90%的无机高性能纤维，既具有碳材料的固有本征，又兼具纺织纤维的柔软可加工性。

国内外碳纤维复合材料现状及研究开发方向概要碳纤维复合材料是一种具有很高强度和轻质化特性的新型材料。

它由碳纤维和树脂等基质材料组成，具有优异的力学性能和低密度，广泛应用于航空航天、汽车、船舶、体育器材等领域。

本文将对国内外碳纤维复合材料的现状以及研究开发方向进行概述。

首先，国内外碳纤维复合材料的现状可以概括为以下几个方面。

一是碳纤维复合材料在航空航天领域的应用。

由于碳纤维复合材料具有高强度、低密度和热稳定性等特点，被广泛应用于航空航天领域，如飞机机体、发动机和燃气涡轮等部件。

二是碳纤维复合材料在汽车领域的应用。

汽车制造商越来越倾向于采用碳纤维复合材料制作汽车车身和结构件，以提高汽车的燃油效率和减轻车重，提高车辆的性能。

三是碳纤维复合材料在体育器材领域的应用。

碳纤维复合材料制作的高级运动器材，如高尔夫球杆、网球拍和自行车等，具有很高的刚性和强度，能够提高运动员的表现水平。

四是碳纤维复合材料在船舶领域的应用。

船舶结构件的重量和强度对于船舶的性能至关重要。

碳纤维复合材料具有高强度和轻质化特性，因此被广泛应用于船舶制造，可以提高船舶的性能和节能减排。

接下来，本文将重点讨论国内外碳纤维复合材料的研究开发方向。

一是开发新型碳纤维原料。

目前，市场上主要使用的碳纤维原料是聚丙烯腈纤维。

研究人员正在开发新型纤维原料，如石墨烯、纳米碳纤维等，以提高碳纤维的力学性能和热稳定性。

二是改善碳纤维与基质材料的界面粘结性能。

碳纤维与树脂等基质材料的界面粘结性能对复合材料的力学性能和耐久性影响很大。

研究人员正在探索提高界面粘结性能的方法，如表面改性和介入增韧等。

三是提高碳纤维复合材料的制备工艺。

制备工艺是影响碳纤维复合材料质量的关键因素之一、研究人员正在开发新的制备工艺，如预浸法、纺丝法和层合法等，以提高复合材料的力学性能和制造效率。

四是研究碳纤维复合材料的寿命与损伤机理。

碳纤维复合材料容易受到外界环境和应力加载的影响，会出现疲劳和损伤现象。

碳纤维复合材料的生产工艺与性能研究碳纤维复合材料是一种高强度、高刚度的材料，具有重量轻、耐腐蚀、耐高温等优良性质，在航空、汽车、体育器材等领域得到了广泛应用。

本文将从生产工艺和性能两个方面探讨碳纤维复合材料的研究进展。

一、生产工艺1. 原材料准备碳纤维复合材料的制备需要采用碳纤维和树脂等原材料，其中碳纤维是该材料的主要成分。

碳纤维是由聚丙烯腈等高聚物制成的，加热后经炭化和热处理，最终形成直径为10微米以下的碳纤维。

树脂材料可以采用环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸酯树脂等。

2. 成型工艺碳纤维复合材料的成型工艺主要有两种：手工层压和自动化生产。

手工层压是一种传统工艺，通过手工将碳纤维和树脂按照一定的方向、角度和层数叠压在一起，形成复合材料。

自动化生产采用机器人等自动化设备进行，可以提高生产效率和质量稳定性。

3. 热固化和热成型碳纤维复合材料的成型后需要经过热固化和热成型两个过程。

热固化是指在一定温度下使固化剂与树脂反应，形成三维空间网络结构，增加材料的硬度和刚性。

热成型是指在真空包装下对成型的材料进行加热成型，使其达到所需的形状和尺寸。

二、性能研究1. 强度和刚度碳纤维复合材料的最大优点在于其优异的强度和刚度。

与传统材料相比，碳纤维复合材料的强度和刚度可以达到同等重量下的几倍，因此在航空、汽车、体育器材等领域得到广泛应用。

强度和刚度的提升可以通过改变材料的方向、角度和层数等方式来实现。

2. 耐腐蚀性碳纤维复合材料具有良好的耐腐蚀性能，能够在恶劣环境下长期使用。

树脂基材料具有耐腐蚀能力，而碳纤维可以有效地分散应力和防止开裂，使得整个材料具有优异的耐腐蚀性。

3. 耐高温性碳纤维复合材料还具有优异的耐高温性能，可以在高温环境下长时间使用而不失效。

这是由于碳纤维的熔点较高，达到了约3000℃，使得材料在高温环境下不易熔化和变形。

4. 烟雾毒性碳纤维复合材料的烟雾毒性是其应用较为薄弱的一点。

在热分解时，碳纤维会释放出二氧化碳、氧气等有害物质，导致燃烧产生的烟雾有毒性。

碳纤维复合材料的制备和性能研究复合材料作为一种新型材料，由于其具有结构轻、强度高、耐腐蚀、抗疲劳等优良性能，在航空、航天、汽车、船舶等众多领域得到广泛应用。

碳纤维复合材料是其中一种材料，由于其高强度、低密度、高刚度和优良的热稳定性等特点，已经广泛应用于各种高端产品，如飞机、汽车、大型模具、船舶制造等领域。

本文主要介绍碳纤维复合材料的制备和性能研究方面的进展和成果，对于进一步研究这种材料的应用前景和发展具有参考价值。

一、碳纤维复合材料的制备碳纤维复合材料的制备是一个复杂的过程，需要对材料的性质进行深入的了解，并结合实际生产情况进行设计和试验。

一般来说，碳纤维复合材料的制备分为以下几个步骤：1、预制备碳纤维碳纤维是制备碳纤维复合材料的关键组成部分，其质量对复合材料的性能起到至关重要的作用。

碳纤维的质量受到多种因素的影响，如选择的原料、生产工艺、热处理方式等。

通常采用纤维束成型、碳化及氧化等工艺制备碳纤维，确保碳纤维的品质。

2、浸渍树脂将预制的碳纤维放入树脂中，使其充分浸泡。

树脂中的成分可以根据需要调整，以达到预期的力学性能。

3、热固化热固化是碳纤维复合材料制备的关键步骤之一。

材料通过温度和时间的控制，让树脂变成固体，并在碳纤维表面形成一层牢固的化学键连接。

通过这一步工艺，可以提高碳纤维复合材料的强度和刚度。

4、精加工精加工是制备碳纤维复合材料的最后步骤。

通过对材料进行切割、抛光、打磨、胶接等方式，可以获得一定形状、尺寸和光泽度的制品。

精加工过程中需要注意不要损伤材料的表面和内部结构，保证材料性能的完好。

以上是碳纤维复合材料制备的主要步骤，整个制备过程需要物理学、化学、材料学等多学科的知识和技术的支持，且需要结合多种因素综合评估生产效果。

二、碳纤维复合材料的性能研究碳纤维复合材料具有优良的力学性能、热性能和热膨胀性等特点，但其性能亦受制备过程中的各种因素影响。

为了更好地应用这种材料，需要对其性能进行全面研究和分析。

碳材料的发展前沿和展望在当今的工业生产和科技领域中，碳材料被视为一种非常重要的材料。

它们既具有轻量化、耐腐蚀等优良性能，又包含多种结构和形态，可以用于制造各种功能性材料和器件。

近年来，碳材料的研究和应用领域不断拓展，取得了许多新的成果和进展。

下面将介绍碳材料的发展前沿和展望。

碳材料的发展前沿1. 三维打印技术三维打印技术可以打印出各种形状和复杂度的结构，这对于制造碳材料的复杂器件具有重要意义。

目前，基于三维打印技术的碳纤维增强聚酰亚胺复合材料已经成功实验。

未来，三维打印技术将可用于构建更为复杂的碳材料器件。

2. 炭烤液态金属炭烤液态金属是指在炭烤后得到的具有类金属外观的多孔炭化体。

通过这种方法可以制造出各种具有特殊形状和功能的碳材料，如超级电容器、钠离子电池等。

由于其多孔性，炭烤液态金属还具有非常好的分离效果，可以用于水处理等领域。

3. 石墨烯材料石墨烯是一种新兴的碳材料，拥有极高的导热、导电、机械强度和化学稳定性。

石墨烯材料具有一个原子层的厚度，具备很多现有材料所没有的优异性能和潜在应用，如电子器件、生物医学材料、过滤和分离领域。

石墨烯的研究和发展成为了碳材料的重要方向之一。

碳材料的展望1. 发展碳材料复合材料碳材料复合材料是将碳材料与其他材料复合形成新型材料的方法。

未来，复合材料的发展领域会非常广阔，如碳纤维与塑料复合材料、碳化硅与炭纤维复合材料、石墨烯与聚合物复合材料等。

这些复合材料将能够满足更多的应用需求。

2. 在新能源材料中的应用新能源汽车、储能、光伏和光催化等领域需要大量的碳材料。

经过科学家的不断研究和开发，碳材料已经成功地应用于新能源中，如钠离子电池、超级电容器等。

3. 探索碳材料的光电响应性质碳材料有着良好的光学、光电性质，可以发挥出光学、光电及光化学等特殊功能。

未来，可以通过改变碳材料的具体结构和形态来探索该领域的可能性。

预计随着人们对光电响应性质的理解越来越深入，碳材料光电应用领域将不断扩大。

碳碳复合材料的研究进展材料科学与工程学院 11N091820030 许明阳碳/ 碳(C/ C) 复合材料是碳纤维增强碳基体的复合材料,具有高强高模、比重轻、热膨胀系数小、抗腐蚀、抗热冲击、耐摩擦性能好、化学稳定性好等一系列优异性能,是一种新型的超高温复合材料。

C/C 复合材料作为优异的热结构、功能一体化工程材料,自1958 年诞生以来,在军工方面得到了长足的发展,其中最重要的用途是用于制造导弹的弹头部件。

由于其耐高温、摩擦性好,目前已广泛用于固体火箭发动机喷管、航天飞机结构部件、飞机及赛车的刹车装置、热元件和机械紧固件、热交换器、航空发动机的热端部件、高功率电子装置的散热装置和撑杆等方面。

C/ C 复合材料种类多、性能各异,为此人们针对特定的用途来设计合适的C/ C 复合材料。

由于碳/ 碳复合材料具有以上特征,自20 世纪50 年代末问世起就引起了全世界的关注, 各发达国家纷纷投入这方面的研究。

到60 年代末至70 年代初,美国就将其用于火箭喷管, 英国用于协和号飞机刹车盘。

自此碳/ 碳复合材料在欧美得到了很大发展。

80 年代以后, 更多国家进入了这一研究领域, 在提高性能、快速致密化工艺研究及扩大应用等方面取得很大进展。

近两年, 我国中南大学、航天科技集团公司和西北工业大学科研人员分别用CLVD( 化学液气相沉积) 法和CLVI(化学液相气化渗透) 工艺制备出碳/ 碳复合材料, 济南大学用RCLD(快速化学液相沉积)制备出1D 和2D 碳/ 碳复合材料。

碳/ 碳复合材料由于制备周期长、工艺复杂、成本高等因素, 其应用范围仅限于军事、高科技等领域, 而在民用领域远远尚未开发。

1、碳/碳复合材料的制备工艺1.1碳/碳复合材料的预成型体和基体碳在进行预制体成型前,根据所设计复合材料的应用和工作环境来选择纤维种类和编织方式，预成型体是一个多孔体系，含有大量空隙。

如三维碳/碳复合材料中常用的结构的预成型体中的纤维含量仅有40%，也就是说其中空隙就占60% 。

碳/碳复合材料的研究现状及深远发展温可明翁丰壕南昌航空大学飞行器工程学院 10063121班21号南昌航空大学飞行器工程学院 10063121班22号摘要：碳/碳复合材料是目前新材料领域重点研究和开发的一种新型超高温热结构材料, 密度小、比强度大、线膨胀系数低( 仅为金属的1/ 5~ 1/ 10) 、热导率高、耐烧蚀、耐磨性能良好。

特别是碳/碳复合材料在1 000℃~ 2 300℃时强度随温度升高而升高, 是理想的航空航天及其它工业领域的高温材料。

碳/碳复合材料是具有优异耐高温性能的结构与功能一体化工程材料。

它和其它高性能复合材料相同,是由纤维增强相和基体相组成的一种复合结构, 不同之处是增强相和基体相均由具有特殊性能的纯碳组成。

关键字：航空航天碳/碳复合材料研究现状深远发展1：引言：复合材料与金属、高聚物、陶瓷并称为四大材料。

今天，一个国家或地区的复合材料工业水平，已成为衡量其科技与经济实力的标志之一。

先进复合材料是国家安全和国民经济具有竞争优势的源泉。

到2020年，只有复合材料才有潜力获得20-25%的性能提升。

自从先进复合材料投入应用以来，有三件值得一提的成果。

第一件是美国全部用碳纤维复合材料制成一架八座商用飞机--里尔芳2100号，并试飞成功。

第二件是采用大量先进复合材料制成的哥伦比亚号航天飞机，这架航天飞机用碳纤维/环氧树脂制作长18.2m、宽4.6m的主货舱门。

第三件是使用了碳碳复合材料作为主承力结构，制造了这架可载80人的波音-767大型客运飞机，不仅减轻了重量，还提高了飞机的各种飞行性能。

碳/碳复合材料在这几个飞行器上的成功应用，表明了复合材料的良好性能和技术的成熟，这对于复合材料在重要工程结构上的应用是一个极大的推动。

碳/碳复合材料除了在航空航天方面的应用越来越广泛之外，其在汽车方面的应用也越来越广泛，尤其是跑车上在2009年12月9日～11日在美国加州圣地亚哥新Hition，举办的“复合材料世界的碳纤维”2009研讨会，兰博基尼公司的两位官员就碳纤维复合材料的供应、技术与应用的年度报告与评论进行了介绍。

基于碳纤维复合材料热性能的研究进展综述碳纤维复合材料是一种多功能的高性能材料，已被广泛应用于航空、航天、船舶等航空航天领域。

随着现代工业技术的不断发展，对碳纤维复合材料的温度响应性能的要求不断提高，其在热学特性的研究也受到更多的关注和重视。

碳纤维复合材料是由碳纤维与材料结构材料复合而成，具有耐高温、耐腐蚀、较高抗弯曲强度、保温性能好等优势，但这种复合材料的特殊结构和性质抑制了其内能量的快速传递，也影响了其热学性能。

目前，关于碳纤维复合材料热学性能的研究多集中在温度下行为的改善，以满足市场的需求，包括温度响应性改善和降低收缩变化等性能研究。

在材料加工方面，主要研究以贴合技术、注塑成型技术、中模成型技术、机械抛光技术等传统技术以及微波注塑成型技术、超声波增强技术等新型过程技术在碳纤维复合材料制备上的应用。

以不同表面加工方式处理碳纤维复合材料后，使原来均匀的温度分布变得不均匀，可以改善其温度场分布，并且可以提高其热学性能。

碳纤维复合材料的单体结构和表面形貌是影响材料热导率的重要因素，因此对改善碳纤维复合材料的热性能也具有重要的意义。

影响其热特性的重要因素有：填充物的种类、表面粗糙度以及基体材料的性质等。

微观结构优化和化学改性是其中有效的技术方法。

温度影响碳纤维复合材料的封闭性能，交联程度以及材料表面的粗糙度都会对其封闭性能产生影响，因此温度控制也是影响碳纤维复合材料热学性能的重要因素。

以上是关于碳纤维复合材料热性能的研究进展简要综述，由于其独特的性能，结合传统的加工工艺和新型的处理技术，可以针对不同的性能要求来进行材料性能的优选，以达到对不同应用场合的需求。

未来仍需要深入探究碳纤维复合材料的热特性，加强热学性能的模拟和参数化优化，实现温度应答调控，进一步提高碳纤维复合材料的性能。

第30卷第11期2011年11月中国材料进展MATERIALS CHINAVol.30No.11Nov.2011特约专栏收稿日期:2011－09－24通信作者:崔红，女，1969年生，研究员，博士生导师掺杂改性C /C 复合材料研究进展崔红，闫联生，刘勇琼，张强，孟祥利(西安航天复合材料研究所，陕西西安710025)摘要:陶瓷掺杂改性碳/碳(C /C )复合材料在保持C /C 复合材料原有优异高温力学性能及尺寸稳定性等特性的前提下，显著提高了C /C 复合材料的高温抗氧化、抗烧蚀性能，且其具有可设计性和良好的抗热震性能等优势，是新型高超声速飞行器和新一代高性能发动机热防护部件的理想候选材料。

综述了国内外在SiC 陶瓷掺杂改性C /C 复合材料，ZrC ，ZrB 2超高温陶瓷掺杂改性C /C 复合材料以及TaC ，HfC 超高温陶瓷掺杂改性C /C 复合材料等方面的最新研究进展和应用情况，并分析了陶瓷掺杂改性C /C 复合材料目前研究及应用中存在的主要问题和今后潜在的研究发展方向。

关键词:高温材料;C /C 复合材料;掺杂改性;抗氧化中图分类号:TB333文献标识码:A 文章编号:1674－3962(2011)11－0013－05Advances on Ceramic Hybird ModifiedCarbon /Carbon CompositesCUI Hong ，YAN Liansheng ，LIU Yongqiong ，ZHANG Qiang ，MENG Xiangli(Xi'an Aerospace Composite Material Institute ，Xi'an 710025，China )Abstract :Being the ideal candidate material for thermal protection parts in supersonic flight and the high performancerocket engine ，carbon /carbon composites modified by ceramic hybrid have good oxidation and ablation resistance ，design-ability ，good thermal shock resistance as well as the inherent unique comprehensive properties ，such as excellent mechani-cal properties and dimensional stability at high temperature．The present status of research and application of carbon /car-bon composites modified by the SiC ceramics and ZrC ，ZrB 2，TaC ，HfC ultrahigh temperature ceramics were summarized．The existing problems and the potential development direction on the investigation of the ceramic hybrid modification C /C composites were also proposed．Key words :high temperature materials ;carbon /carbon composites ;hybird modification ;anti-oxidation1前言碳/碳(C /C )复合材料即碳纤维增强碳基体复合材料，是一种特别具有性能可设计性和抗热震性的先进复合材料，它以优异抗烧蚀性能、高比强度、高比模量、及高温下极好的力学性能和尺寸稳定性等一系列突出的特点，特别适合于需要材料具有较高物理性能和化学稳定性的高温环境下使用，已成功地在航空航天领域得到广泛应用，如航天器鼻锥、机翼前缘、固体火箭发动机(SRM )喉衬及扩张段和飞机刹车片等，C /C 复合材料是应航空航天领域的需要而开发的最成功的材料之一［1－2］。

碳碳复合材料研究报告碳碳复合材料研究报告摘要：碳碳复合材料是一种高性能的材料，具有高强度、高模量、高温耐性、抗氧化、抗腐蚀等优点，被广泛应用于航空、航天、汽车工业等领域。

本研究主要探讨了碳碳复合材料的制备方法、性能测试和应用情况，同时对其未来发展进行了展望。

制备方法：碳碳复合材料的制备方法主要包括预浸料法、化学气相渗透法、热解反应法等。

其中预浸料法是最为常见的方法，其具体操作流程为：将碳化纤维浸渍于热解树脂中，干燥后在高温下处理，形成固态碳化体。

经多次重复处理后，形成高性能的碳碳复合材料。

性能测试：碳碳复合材料的主要性能指标包括强度、模量、断裂伸长率等。

通过拉伸试验、压缩试验、三点弯曲试验等方法进行测试。

实验结果表明，碳碳复合材料具有较高的强度和模量，断裂伸长率较低。

应用情况：碳碳复合材料被广泛应用于航空、航天、汽车工业等领域。

例如，在航空领域，碳碳复合材料可应用于制造飞机发动机叶轮、蒸汽涡轮、航空煤油轨道车的制动器、飞行器气动制动器等。

在汽车工业领域，碳碳复合材料可用于汽车刹车、转向系统等。

未来发展：随着科技的不断进步，碳碳复合材料的应用将会越来越广泛。

未来，碳碳复合材料的发展方向主要包括提高性能、降低成本、拓展新应用领域等方面。

同时，加强碳碳复合材料与其他材料的组合应用，推动碳碳复合材料的进一步发展与应用。

结论：碳碳复合材料是一种高性能、高强度的材料，具有广泛的应用前景。

本文介绍了碳碳复合材料的制备方法、性能测试和应用情况，同时对其未来发展进行了展望。

３㊀结㊀论利用水热合成法在ＦＴＯ上合成不同浓度Ｎｉ掺杂的ＺｎＯ纳米棒阵列膜，获得了Ｎｉ掺杂的ＺｎＯ纳米棒阵列膜㊂通过ＸＲＤ㊁ＰＬ以及ＸＰＳ等微观测试方法探究了Ｎｉ掺杂的ＺｎＯ引起光电性能变化的内在机理，可以推测出，Ｎｉ元素成功进入ＺｎＯ晶体中，减少了氧空位缺陷浓度，拓宽了电子耗尽层，降低了暗电导，从而提高了ＺｎＯ的光响应度㊂其中Ｎｉ的浓度为０．０５ｍｏｌ／Ｌ的ＺｎＯ纳米棒阵列膜的光响应度最高，可以达到３１１２．１，是纯ＺｎＯ纳米棒阵列膜的光响应度的３８倍㊂这些研究结果将有助于光敏传感器等光电子器件的研究和应用㊂（来源：材料导报）碳基及其复合材料ＳＥＲＳ性能的研究进展㊀㊀０㊀引㊀言拉曼光谱作为物质结构鉴定与分析的手段，与红外光谱互为补充，在化学㊁材料㊁物理㊁生物㊁医药㊁地质等领域有着重要的应用㊂但是，不少分子拉曼散射截面小，信号弱，也制约其应用范围㊂直到１９７４年，Ｆｌｅｉｓｃｈｍａｎｎ等［１］发现了吸附在粗糙的银电极上吡啶分子的拉曼信号得到了显著的提升，这种现象后来被科研工作者称之为表面增强拉曼散射（ＳＥＲＳ）效应㊂显然，ＳＥＲＳ效应不仅能够增强拉曼散射信号，还具有指纹识别特性，可以快速检测低浓度的分子，大到关系到国土安全的分子（如 沙林 模拟剂， ＴＮＴ 检测），小到各种农残分子（如 六六六 ， ＤＤＴ 的检测），都有其应用实例［２⁃５］㊂关于ＳＥＲＳ的增强机制，目前被广大科研工作者认可的主要有两种，分别是电磁场增强机制（ＥＭ）和化学增强机制（ＣＭ）［６⁃７］㊂电磁场增强机制主要是入射光引起了材料表面等离激元共振（ＳＰＲ），增强了表面的局域电磁场，进而显著增强了吸附于材料表面探针分子的拉曼振动㊂电磁场增强机制的增强因子（ＥＦ）较高，可达到１０８，甚至更高㊂对于ＳＥＲＳ基底，科研工作者一般选择贵金属纳米结构材料，但是贵金属基底往往面临着造价昂贵，工艺复杂，难以大规模批量生产等问题㊂此外，为了获取更多的高活性的ＳＥＲＳ 热点 ［８⁃９］，研究人员开发出不同形貌结构的贵金属纳米材料，如纳米针尖［１０］㊁纳米孔［１１⁃１２］㊁纳米缝隙［１３］㊁纳米帽［１４］㊁纳米球［１５］㊁纳米棒［１６⁃１７］㊁纳米花［１８⁃１９］等等，这些独特的形貌虽然提高了材料对探针分子的灵敏度以及检测限，却忽略材料的稳定性和ＳＥＲＳ信号的均一性，难以定量分析㊂另外，贵金属材料容易与被检测分子发生光化学反应，致使被测分子分解，大大限制了基于ＳＥＲＳ效应的痕量检测应用范围㊂化学增强机制主要是在入射光的激发下，探针分子与基底材料之间存在电荷转移，导致被测分子拉曼信号增强㊂但是化学增强机制的增强因子较低，一般只有１０１－２［２０］㊂常见的半导体材料如ＺｎＯ［２１⁃２３］㊁ＣｕＯ［２４⁃２５］㊁Ｃｕ２Ｏ［２６］㊁ＴｉＯ２［２７⁃２９］等都可以作为化学增强的ＳＥＲＳ基底，但是增强信号普遍较弱㊂２０１９年第３期│㊀ ㊀㊀│２０１９年第３期碳材料在自然界含量很多，各种生物体内的有机大分子如蛋白质，核酸（ＤＮＡ和ＲＮＡ），多糖的骨架等都是由碳构成㊂在日常生活中，碳材料的应用也非常广泛，尤其是 新星 材料石墨烯，已在很多领域得到了应用，并展现了优异的性能㊂本文着重介绍了碳基材料新的用途，即在作为ＳＥＲＳ基底材料中的应用，并对其ＳＥＲＳ增强机制进行了详细的阐述；展望了碳材料以及与其它金属复合得到的复合材料应用前景㊂１㊀碳基材料的ＳＥＲＳ作用机制如前言所述，被广大科研工作者认可的ＳＥＲＳ增强机制有电磁场增强机制和化学增强机制两种，碳基材料也不例外㊂除石墨烯外，其它碳材料的ＳＥＲＳ机制研究较少㊂因此，主要介绍石墨烯的ＳＥＲＳ作用机制㊂图１㊀石墨烯增强拉曼性能的影响因素Ｆｉｇ１ＴｈｅｆａｃｔｏｒｓｏｆａｆｆｅｃｔｉｎｇｇｒａｐｈｅｎｅｅｎｈａｎｃｅｄＲａｍａｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ１．１㊀石墨烯材料的ＳＥＲＳ作用机制石墨烯由于其独特的二维平面结构［３０］，作为基底其ＳＥＲＳ信号更为均一㊂此外，石墨烯的表面等离激元主要在太赫兹范围［３１⁃３２］，不在通常的拉曼激发波长（从近紫外到近红外）内，因而不可能是电磁场增强机制㊂化学增强机制作用范围较短，这与Ｌｉｎｇ等［３３］发现石墨烯存在 第一层效应 （ｆｉｒｓｔｌａｙｅｒｅｆｆｏｒｔ）相一致㊂如图１（ａ）所示，Ｌｉｎｇ等研究了吸附在石墨烯基底上不同层数的原卟啉（ＰＰＰ）分子的ＬＢ膜，发现ＰＰＰ分子的第一层ＬＢ膜带来的拉曼增强效应比随之而来的第２，３和４层带来的贡献高很多㊂如图１（ｂ）所示Ｈｕａｎｇ等［３４］通过研究附着在石墨烯上结构相似但费米能级不同的分子（如酞箐铜（ＣｕＰｃ）㊁酞箐锌（ＺｎＰｃ）和全氟代酞箐铜（Ｆ１６ＣｕＰｃ））和费米能级相似但结构不同的分子（如ＴＴＰ㊁ＴＣＴＡ和ｓｐ２⁃ＮＰＢ）的拉曼光谱㊂通过比较这两类分子的拉曼光谱的增强因子，可以明确得到：（１）当石墨烯的费米能级位于２０１９年第３期│㊀㊀探针分子的ＨＯＭＯ／ＬＯＭＯ能级之间是，探针分子的拉曼光谱的强度会明显增加；（２）当探针分子的结构具有对称性且取代基与石墨烯结构类似时，探针分子的拉曼光谱的强度会显著增加㊂除了上述所说的 第一层效应 ，费米能级和探针分子结构外，石墨烯的化学增强机制也与外加电场［３５］㊁分子取向［３６］㊁界面交互作用［３７］等有关㊂１．２㊀碳基材料与金属复合得到的复合材料的ＳＥＲＳ作用机制纯的碳基材料可以作为ＳＥＲＳ基底，机制为化学增强，所以，往往会面临灵敏度不高，拉曼增强因子（ＥＦ）较低的问题，以石墨烯基底为例，Ｌｉｎｇ等［３８］通过计算得到其石墨烯基底的拉曼增强因子大概只有２ １７（具体计算值与选择不同的拉曼峰为参考对象有关）㊂因而纯的碳基材料往往局限于检测拉曼散射截面较大的染料分子，这大大限制了碳基材料作为ＳＥＲＳ基底的应用㊂碳基材料本身具有十分优异的吸附性能和化学稳定性能，可作为ＳＥＲＳ基底的支撑材料，可以和其它贵金属材料复合，形成所谓的复合基底，该类型基底的ＳＥＲＳ作用机制包括两部分，分别为碳基材料的化学增强机制和金属材料占主导的电磁场增强机制㊂２㊀碳基材料基底碳基材料基底是指纯的碳材料构成的基底或者碳材料与其它材料（如金属）复合得到的复合基底㊂按照碳材料的种类和相关文献的报导，将其分为纯的石墨烯基基底，碳纳米管基基底和 碳纳米墙 基基底等等㊂２．１㊀纯的碳基材料基底自从发现了石墨烯存在拉曼增强性能，便一直是ＳＥＲＳ领域关注的热点［３８］㊂由于石墨烯的ＳＰＲ波段在太赫兹范围，不在通常的拉曼激发波长内，因而该拉曼增强机制不可能是电磁场增强机制，通常认为，纯的碳基材料的ＳＥＲＳ效应源自化学增强，这有利于科研工作者对化学增强机制的进一步研究㊂此外，由于石墨烯材料是一种独特的二维平面结构，具有优异光学，电学性能，以及杰出力学稳定性和生物相容性［３９］，这些特性为高均一性的ＳＥＲＳ性能基底的制备提供了可能㊂Ｌｉｎｇ等［３８］发现纯的石墨烯可以作为一些染料分子（如Ｒ６Ｇ㊁Ｐｃ）的基底，如图２所示，石墨烯基底提供了一个平台用于检测探针分子，对染料分子存在明显地荧光猝灭效应，且酞箐分子（Ｐｃ）吸附图２㊀石墨烯增强拉曼光谱示意图以及特定的酞箐分子（Ｐｃ）用来说明石墨烯增强拉曼性能Ｆｉｇ２ＴｈｅｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｇｒａｐｈｅｎｅｅｎｈａｎｃｅｄＲａｍａｎｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙａｎｄｓｐｅｃｉｆｉｃｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ（Ｐｃ）ｍｏｌ⁃ｅｃｕｌｅｓａｒｅｕｓｅｄｔｏｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｇｒａｐｈｅｎｅｅｎｈａｎｃｅｄＲａｍａｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ在石墨烯区域测到的拉曼峰明显强于非石墨烯区域，综上表明，纯的石墨烯基底具有ＳＥＲＳ性能㊂㊀│２０１９年第３期２．２㊀复合碳基材料基底２．２．１㊀石墨烯／金属复合基底石墨烯基底提供一个研究化学增强机制（ＣＭ）的平台，但是该基底往往也存在着拉曼增强因子较低，灵敏度较低的问题㊂因而不少科研工作者选择将石墨烯与金属复合得到复合基底㊂石墨烯／金属复合基底具有很大的优势：（１）石墨烯自身可以作为探针分子，且性能稳定；（２）石墨烯本身具有吸附性，可以富集探针分子；（３）石墨烯具有化学惰性，可以分隔开入射光和金属材料，避免探针分子的光催化，也延缓部分贵金属的氧化进程；（４）贵金属材料具有较高的ＳＥＲＳ增强活性㊂石墨烯覆盖金属材料基底：石墨烯具有好的化学惰性，而贵金属具有良好的ＳＥＲＳ活性，因而将石墨烯覆盖在金属纳米颗粒上，从而得到高活性且稳定性较好的ＳＥＲＳ基底㊂如图３（ａ）所示，Ｌｉａｎｇ等［４０］通过将金纳米针尖上覆盖了一层石墨烯从而得到了一种石墨烯＋金针尖复合基底，检测并且辨别出了活的㊁损伤的㊁死亡的肛肠癌细胞㊂如图３（ｂ）所示，Ｚｈａｎｇ等［４１］通过表面等离子体光刻技术得到银纳米孔，并将石墨烯转移到银纳米孔上，得到了石墨烯／银纳米孔复合基底，成功检测到了染料分子Ｒ６Ｇ，并且检测限达到了１０－１５Ｍ㊂图３㊀两种特别的石墨烯覆盖金属材料基底Ｆｉｇ３Ｔｈｅｔｗｏｓｐｅｃｉｆｉｃｇｒａｐｈｅｎｅ⁃ｃｏａｔｅｄｍｅｔａｌｓｕｂｓｔｒａｔｅ㊀㊀ 三明治 结构基底：传统的贵金属材料与石墨烯进行复合得到的基底具有许多优势：（１）具有更高的拉曼增强因子；（２）石墨烯保护贵金属材料不被氧化；（３）物理结构更加稳定㊂金属／石墨烯／金属的 三明治 结构由于存在大量的纳米间距，为其获得更多的ＳＥＲＳ 热点 提供了可能㊂如图４（ａ）所示，Ｌｉ等［４２］设计了一种银纳米颗粒／石墨烯／金纳米网三明治结构基底，获得极高的灵敏度，并成功检测到了罗丹明６Ｇ（Ｒ６Ｇ）和结晶紫（ＣＶ），检测限分别达到了１０－１３和１０－１２Ｍ㊂如图４（ｂ）所示，Ｌｉｕ等［４３］也设计了一种金纳米颗粒／石墨烯／镍薄膜的复合基底，并且成功检测到了４⁃吡啶硫醇和６⁃巯基嘌呤㊂Ｚｈａｏ等［４４］制作一种ＡｕＮＰ⁃１ＬＧ⁃ＨＳＳＮＨ三明治阵列结构基底，具有极好的稳定性和均一性㊂Ｍｅｎｇ等［４５］制备了一种Ｇｒｅｐｈｅｎｅ＠ＡｇＮＰｓ＠Ｓｉ复合基底，该基底具有巨大的医用价值，实现了三磷酸腺苷（ＡＴＰ）分子的检测㊂２．２．２㊀碳纳米管／金属复合基底碳纳米管自身独特一维卷曲结构，具有吸附性，且容易修饰各种官能团，在很多领域都有应用㊂自从２００５年，Ｏｕｙａｎｇ等［４６］直接在Ａｇ膜上研磨碳纳米管，既粗糙化了Ａｇ膜，也在Ａｇ膜上留下了碳纳米管，这项工作首次报道了碳纳米管在ＳＥＲＳ领域的应用，随后基于碳纳米管的ＳＥＲＳ性能研究逐渐引起科研工作的重视㊂Ｓｈａｂａｎ等［４７］利用带有ＣｏＦｅ２Ｏ４纳米颗粒的多孔阳极氧化铝模板电沉积生长出直径＜２０ｎｍ的碳纳米管，并以此为ＳＥＲＳ基底结合拉曼光谱仪实现了对Ｐｄ２＋㊁Ｈｇ２＋㊁Ｃｄ２＋等重金属离子的原位检测㊂Ｊａｎｇ等［４８］利用ＣＶＤ在硅纳米柱上沉积上一层碳纳米管（ＣＮＴｓ），然后利用热蒸发法在其表面沉积上一层金颗粒，得到了一种Ａｕ／ＮＡＣＮＴ／Ｓｉ⁃ＮＰＡ的三明治基底，实现了染料分子Ｒ６Ｇ的检测，并且具有较低的检测限㊂图４㊀两种特别的石墨烯 三明治 结构基底Ｆｉｇ４Ｔｈｅｔｗｏｓｐｅｃｉｆｉｃｇｒａｐｈｅｎｅ ｓａｎｄｗｉｃｈ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ２．２．３㊀碳纳米墙／金属复合基底除了石墨烯／金属复合基底，碳纳米管／金属复合基底之外，最近新出现了一种碳纳米墙／金属复合基底㊂ＰａｖｅｌＤｙａｋｏｎｏｖ等［４９］制备了一种碳纳米墙结构，并在其上沉积了一层Ａｕ颗粒，得到了一种高密度ＳＥＲＳ活性的ＣＮＷｓ＠ＡｕＮＰｓ结构，并且实现了对探针分子Ｒ６Ｇ的高灵敏检测㊂３㊀碳基材料ＳＥＲＳ基底的实际应用３．１㊀碳基材料基底对各种分子的定性检测３．１．１㊀染料分子随着工业的不断发展，一些不法商家将各种有害的染料分子违规用于食品添加剂㊁纺织品染色㊁水产品养殖，或随着工业废水排泄到环境中，如罗丹明６Ｇ（Ｒ６Ｇ）㊁罗丹明Ｂ（ＲｈＢ）㊁结晶紫（ＣＶ）㊁亚甲基蓝（ＭＢ）等等，这些做法对生态环境２０１９年第３期│㊀ ㊀造成极大的破坏㊂并且，有些难以生物降解的染料分子，会富集在某些生物体内，由于人处于食物链的顶端，最终会有所转移到人体内，危害人类自身健康㊂目前已经有许多基于碳基材料基底ＳＥＲＳ效应的检测染料分子的报道㊂３．１．２㊀生物分子生物大分子（如ＤＮＡ㊁蛋白质）的检测对于临床医学的发展扮演着重要的角色，运用石墨烯基基底目前已成功检测出ＤＮＡ等生物大分子㊂Ｈａｎ等［５０］制备了一种氧化石墨烯包裹银纳米颗粒的基底，实现对ＤＮＡ分子的检测；Ｌｅｉ等［５１］痛过将石墨烯转移到银颗粒阵列上，检测到了有机的甲基化的ＤＮＡ㊂Ｗｅｉ等［５２］制备了一种金纳米团簇／石墨烯（ＡｕＮＣｓ／ＧＲ）和铂纳米团簇／石墨烯（ＰｔＮＣｓ／ＧＲ）等两种复合基底，实现了对ＤＮＡ分子的检测㊂３．１．３㊀药物分子人民的生命健康离不开医学的快速发展，然而在科技高度发展的２１世纪却出现了各种药物分子的滥用，导致许多细菌已经开始产生耐药性㊂此外，农药的大量使用给农民带来农产品丰收的同时，也带来了农药在农产品表面的残留，危害人体健康㊂许多药物分子在人体存在富集作用，因而非常有必要对一些药物分子的定量检测㊂目前，已经有许多关于利用石墨烯基底实现了对各种药物分子检测的报导㊂ＡｂｄｕｌｍｕｊｅｅｂＴＯｎａｗｏｌｅ等［５３］利用石墨烯负载银制备了一种新型基底，实现了对克霉挫（ＣＴＺ）分子的检测㊂ＴａｗｆｉｋＡＳａｌｅｈ等［５４］设计了一种石墨稀上支撑着银纳米颗粒的基底，实现了对２⁃硫脲嘧啶（２⁃Ｔｈｉｏｕｒａｃｉｌ）分子的检测㊂Ｍｅｎｇ等［５５］利用石墨烯包覆粗糙的银纳米颗粒（Ａｇ＠ｇｒａｐｈｅｎｅ）实现对荧光抗癌药物（Ｄｏｘ）的检测㊂Ｃｈｅｎｇ等［５６］设计了一种氧化石墨烯负载金纳米颗粒的基底，实现了对克伦特罗（瘦肉精）分子的检测㊂可见，ＳＥＲＳ技术可以作为一种能快速进行疾病检测和生物分子分析的工具㊂３．２㊀碳基基底进行定量分析基于贵金属的ＳＥＲＳ效应的痕量检测，定量检测一直是很难解决的问题，主要原因在于：（１）吸附在贵金属基底的探针分子位置分布不均匀；（２）附着在贵金属基底上的探针分子的取向排列存在差异；（３）被检测的探针分子容易在金属表面被光催化降解㊂上述问题有望通过石墨烯基基底来解决，因为：（１）石墨烯二维平面的光滑平整有利于获得更加均匀的拉曼信号；（２）通过设计一种石墨烯／金属／石墨烯的三明治复合基底，利用石墨烯将探针分子与金属分隔开，保护探针分子被金属光催化，同时也减少了金属的氧化㊂Ｇｕｏ等［５７］研究并设计了一种石墨烯／金纳米星／石墨烯三明治复合基底，实现了对氨基苯硫酚（４⁃ＡＴＰ）㊁４⁃巯基苯硼酸（ＭＰＢＡ）㊁氰苯（ＢＮ）等探针分子的定量检测㊂４㊀结㊀语主要介绍了碳基材料作为ＳＥＲＳ基底的研究进展，主要包括石墨烯基底，碳纳米管基复合基底，以及碳纳米墙基复合基底等ＳＥＲＳ增强机制与实际应用㊂相对于贵金属材料作为ＳＥＲＳ基底，碳基材料有其自身的优势：（１）㊀碳基材料耐老化且结构稳定性好㊂（２）㊀尽管碳基材料的ＳＥＲＳ增强因子不高，但是，碳基材料自身具有很好的吸附性能，也可以实现特殊分子低浓度的检测㊁（３）㊀贵金属材料作为ＳＥＲＳ基底，在激光诱导下，探针分子容易发生光催化㊁光降解反应，而碳基材料能够克服这一问题㊂总之，碳基材料作为ＳＥＲＳ基底，有很好的应用前景㊂但是，仍然有许多问题需要解决，譬如：（１）碳基材料对很多分子都能吸附，如何实现有选择性的特异性检测？（２）高比表面积碳基材料的批量制备问题；（３）如何进一步提高碳基材料作为ＳＥＲＳ基底的增强因子？等等㊂随着研究的不断深入，上述问题将一一解决㊂（来源：功能材料）㊀ │２０１９年第３期。

碳纳米管复合材料的3D打印技术研究进展一、碳纳米管复合材料的特点碳纳米管复合材料是一种具有优异性能的复合材料，主要由碳纳米管和其他材料（如聚合物、金属等）组合而成。

碳纳米管具有极其优异的力学性能、导电性能和热传导性能，因此可以大幅度地改善复合材料的性能。

碳纳米管复合材料还具有轻质、高强度、耐磨性好等特点，因此被广泛应用于航空航天、汽车制造、电子产品等领域。

二、3D打印技术在碳纳米管复合材料制备中的应用3D打印技术是一种通过逐层堆积材料来制造复杂结构的制造技术，由于其可以实现复杂结构的制造、节约材料和能源、快速制造等优点，因此在现代制造业中得到了广泛的应用。

而在碳纳米管复合材料的制备中，3D打印技术也有着很好的应用前景。

3D打印技术可以精确控制碳纳米管复合材料的成型。

在传统的制备方法中，碳纳米管与其他材料的分布往往难以控制，而采用3D打印技术可以通过打印路径和打印参数来控制碳纳米管与其他材料的分布，从而实现对碳纳米管复合材料性能的调控。

三、碳纳米管复合材料的3D打印技术研究进展目前，针对碳纳米管复合材料的3D打印技术研究已经有了一些进展。

在材料选择方面，研究人员通过改进打印材料的配方，使得碳纳米管与其他材料有更好的相容性，从而实现了碳纳米管复合材料的3D打印。

在加工工艺方面，研究人员通过改进打印参数和打印路径，实现了对碳纳米管复合材料的精确控制和定制化制造。

碳纳米管复合材料的3D打印技术研究正在取得一些进展，特别是在材料选择、加工工艺和新技术的研究方面。

在未来，通过不断的研究和探索，相信碳纳米管复合材料的3D打印技术将会得到更好的发展，为碳纳米管复合材料的制备和应用提供更好的技术支撑。

国外碳纳米管复合材料研究现状碳纳米管自被发现以来，因其独特的结构和优异的性能，成为了材料科学领域的研究热点。

特别是在复合材料领域，碳纳米管的加入为材料性能的提升带来了新的契机。

国外在碳纳米管复合材料的研究方面取得了众多显著的成果，本文将对其进行详细阐述。

一、碳纳米管的特性碳纳米管具有极高的强度和韧性。

其强度可达到钢铁的数十倍，同时具有出色的柔韧性，能够承受较大的变形而不断裂。

此外，碳纳米管还具有优异的电学性能，电导率极高，可与金属相媲美。

良好的热学性能也是其特点之一，热导率高，散热效果好。

这些特性使得碳纳米管在复合材料中具有极大的应用潜力。

二、国外碳纳米管复合材料在不同领域的研究现状1、航空航天领域在航空航天领域，对材料的性能要求极为苛刻。

国外研究人员致力于将碳纳米管复合材料应用于飞机结构件中，以减轻重量并提高强度。

例如，美国的研究团队成功开发出了碳纳米管增强的碳纤维复合材料，用于飞机机翼的制造，不仅减轻了结构重量，还提高了抗疲劳性能和耐腐蚀性。

2、电子领域在电子领域，碳纳米管复合材料可用于制造高性能的电子器件。

日本的科研人员成功制备出了碳纳米管与半导体材料复合的薄膜，用于制造柔性显示屏，具有更高的分辨率和更低的能耗。

此外，碳纳米管复合材料还可用于制造高效的电池电极，提高电池的充放电性能和循环寿命。

3、能源领域能源领域也是碳纳米管复合材料的重要应用方向。

德国的研究小组开发出了碳纳米管与聚合物复合的质子交换膜，用于燃料电池中，提高了燃料电池的功率密度和稳定性。

在太阳能电池方面，国外研究人员将碳纳米管与光伏材料复合，提高了太阳能电池的光电转换效率。

4、生物医学领域在生物医学领域，碳纳米管复合材料具有广阔的应用前景。

美国的科研团队研发出了碳纳米管与生物活性分子复合的材料，用于药物输送和组织工程。

碳纳米管的高比表面积和良好的生物相容性，使得药物能够更有效地负载和释放，促进组织的修复和再生。

三、制备方法1、溶液共混法这是一种较为常见的方法，将碳纳米管和基体材料分散在溶剂中，通过搅拌、超声等手段使其均匀混合，然后去除溶剂得到复合材料。

亠星如無INDUSTRIAL HEATING・38・2021年第50卷第5期Vol. 5 0 No.5 2021DOT 10. 3969/j. issn. 1002-1639.2021.05. 010碳/碳复合材料表面烧蚀研究进展D j（西安航空职业技术学院航空材料工程学院，陕西西安710089）摘要:碳/碳复合材料作为碳基复合材料的一种，因其具有耐高温、耐高压、耐表面烧蚀及抗辐射等优越性能，在航空航天领域发挥着重要的作用（ 碳合材 环境为高温富氧条件下时， 出现表面烧蚀的 ，因 年的研究大多集中在 改善高温的.通过介绍碳/碳复合材料表面烧蚀机理，从验和模拟两方面综述了高温氧化烧 /碳复合材料的研究进，从为碳/碳复合材料的研究 提定的参考意义（关键词:碳/T合材料;表面烧蚀;研究进展中图分类号:TQ314. 248文献标志码:A文章编号：1002-1639（2021 ）05-0038-03Research Progres t ic Ablation of Carbon / Carbon CompositetANNa(XiWn Aeronautical Polytechnic Institute ，Colleae of Aeronautical Materiale Engineering ，XiWn 710089，China)Abstract : As a kind of carbon matrix composite ，carbon / carbon composite plays an important role in the fielO of aerospace because of its hightemperature resistance ，high pressure resistance ，suOace erosion resistance and radiation resistance. However ，when the environme n t of carbon / carbon composite material s is high temperature and rich oxyyen ，the suOace ablation problem appears. So in recent years ，most of the re ­search focuses on how / improve the high temperature and ease / oxidize. By introducing the ablation mechanism of carbon / carbon compos ­ite material s ，the research proxress of high temperature oxidation ablation of carbon / carbon composite material s is summarized from two as-pecW of experiment and simulationse as / provide some reference significance for the research and development of carbon composites materi-ae.Key W o /s ： carbon / carbon composite ； suOace ablation ； research provress碳基复合材料一般是指以碳纤维或者碳化硅作为 强体加 材料中 备的复合材料，而C/C 合材 合材料中的一种［1］（ 碳合材 有高强度、高模量、高韧性、隔热 多能， 天域中使用的重要材料，长期以C/C 复合材 存在 研究 ， 在富氧高温环境下其表面的 烧蚀比较严重（见图1）（研究表明，如果C/C 复合材料表面 重为1% ，其材 的强度 下 10%; 重 10% ，其材料强度急速下 50%o C/C 复合材料主要用于 （火箭部 、洲际弹、特种飞机），其服役的环境极其恶虐，在 穿 气 程中，复合材 受 的影响。