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几种异形碳化硅纤维制备及其吸波性能

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料 ， 是 隐 身 材 料 的重 要 组 成 部 分 。碳 化 硅 纤 维 在 结 构 吸 波 材 料 中 既 是 微 波 吸 收 剂 ， 又 是 复 合材 料增 强体 ，具 有广 泛 的应 用前 景 。 为 了更 深 入 的 研 究 异 形 碳 化 硅 纤 维 的 吸 波 性 能 及 截 面 形 貌 变 化 对 纤 维 电 磁 性 能 的 影 响 ， 本 文 以聚 碳 硅 烷 为 原 料 ，采 用 不 同规 格 的 异 形 喷 丝 孔 ， 经 熔 融 纺 丝 、 不 熔 化 和 高 温 处 理 后 ，制 备 了 圆 形 、条 形 、三 叶 形 、 四 叶 形 、五 叶 形 、ｃ 和 中 空碳 化 硅 纤维 ，表 征 了 形 纤 维 形 貌 ， 比较 研 究 了 不 同规 格 异 形 纤 维 的 电 磁 参 数 和 吸 波 性 能 ， 探 讨 了 异 形 碳 化 硅 纤 维 的吸波机 理 。
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文 制 备 的 叶 片 型 ＳＣ纤 维 ， 具 有 不 同 的 比 表 面 ｉ 积 ， 通 过 测 量 计 算 得 到 条 形 、 三 叶 形 、 四 叶 形 和 五 叶 形 ＳＣ纤 维 的 比 表 面 积 分 别 为 ｉ
于提 高 复合材 料 的力 学性 能 由先 驱体 法制 备 的碳 化硅 纤维 是一 种半 导 体 材 料 ， 其 电磁 性 能 可 以通 过 使 用 各 种 方 法 进 行 调 节 ， 经 过 一 定 的 调 节 可 以 使 碳 化 硅 纤 维 具 有 雷 达 波 吸 收 性 能 。 将 碳 化 硅 纤 维 异 形
关 键 词 ：异 形 ；碳 化 硅 ；纤 维 ；吸 波 性 能
１ 引 言
碳 化 硅 纤 维 具 有 密 度 小 、 强 度 大 、模 量 高 和 膨 胀 系 数 小 等 特 性 ， 并 且 与 金 属 、 陶 瓷 和
聚 合 物 的相 容 性 都 较 好 ，可 以 作 为 高 性 能复 合 材 料 的 增 强 剂 。 与 圆 形 纤 维 相 比 ， 异 形 截 面 碳 化 硅 纤 维 具 有 更 大 的 比表 面 积 ， 有 利
０ ９ 、０ ４ 、０ ６ ￣ ０ ８ 。 ．２ ３ ．２ ８ ．２ ５ ．２ ９ｔｍ ． ｔ
将４ 纤维 的介 电常数 进 行 比表面 积 归 一 种
化 ， 即将 介 电 常 数 除 以该 纤 维 的 比表 面 积 ， 得 到 单 位 比 表 面 积 的 介 电 常 数 。 结 果 发 现 纤 维 的介 电常 数 实 部 和 虚 部 的大 小顺 序 都 为 ： 条 形＜ 叶 形 ＜ 叶 形 ＜ 叶 形 。 即 在 具 有 相 同 三 四 五 表 面 积 的 情 况 下 ， 随 叶 片 型 纤 维 叶 片 数 量 增 加 ， 纤 维 的 介 电常 数 增 大 。 将 ４ 纤 维 的 ｔｎ６进 行 比 表 面 积 归 一 化 种 ａ 后 ， 发 现 随 纤 维 叶 片 数 量 增 加 ， 纤 维 的ｔｎ６ ａ 呈 增大 趋势 。 ３２２ 空 心 型 ＳＣ纤 维 的 电 磁 特 性 分 析 ．． ｉ
王 应 德 ， 刘 旭 光 ，姜 勇 刚 ，蓝 新 艳 ，王 磊
（ 国防科技 大 学 新型 陶瓷 纤维及 其 复合 材料 国防科技 重 点 实验 室 ，湖 南 长 沙 ４ ０ ７ ） １０ ３
摘 要 ： 以 聚 碳 硅 烷 为 原 料 ，采 用 不 同规 格 的 异 形 喷 丝 孔 ， 经 熔 融 纺 丝 、 不 熔 化 和 高 温 处 理 后 ，
维 的 ￡， 是 ７６ ～ ．４ ７８ ～１ ２ ．５ ２８ ，￡ 是 ．２ ． 。 ８
化 可 以使碳 化 硅 纤 维具 有 较 好 的 吸波 性 能 并 且 改 变 纤 维 的 截 面 形 状 可 以 改 变 纤 维 的 吸 波 性 能 由于 异 形 碳 化 硅 纤 维 具 有 优 异 的 力 学 性 能 和 吸 波 性 能 ， 因 此 可 以 将 其 应 用 于 结 构 吸 波 材 料 。 结 构 吸 波 材 料 是 一 种 既 可 作 承 力 部 件 ， 又 具 有 优 良 的 电 磁 波 吸 收 性 能 的 复 合 材
２ 实 验
纤 维制 备 ：采用 自制熔 融 纺丝 设备 ，设 计 制 备 不 同 形 状 规 格 的 异 形 孔 喷 丝 板 ， 纺 制 异
形 聚 碳 硅 烷 （ＣＳ原 纤 维 。 将 异 形 Ｐ Ｓ 纤 维 Ｐ ） Ｃ 原
放 在 丝 盘 中 ， 置 于 不 熔 化 炉 中 ，按 设 定 的 升 温 制 度 在 空 气 中进 行 不 熔 化 处 理 ，得 到 不熔
Ｍ ￣ｒ ｗ ｖ ｑ ｌ ｏ ４ ｅｆ ｔ （ 心
图２ 叶片型￣ Ｅ纤维介 电常数随微 波频率 的变 化 ：ａ 实部 ， ｆ 一
ｂ 虚部 一
图４ Ｃ形 和 中 空 纤 维 的介 电 常 数 随 微 波 频 是 率 变 化 ， 由 图 可 知 随 微 波 频 率 增 加 ， 纤 维 的 介 电 常 数 降 低 ， Ｃ 纤 维 的 介 电 常 数 实 部 形 ｆ 是 １ ．２ ４４ ， 虚 部 是 ８６ ～ ．２ 中 空 纤 ￡１ １ ～ ．ｌ ９ ．６ ２８ ，
制备 了条形 、三 叶 形 、四 叶形 、五 叶形 、Ｃ 形和 中空碳化 硅 纤 维 。表 征 了纤维形 貌 ，比较研 究 了
不 同规 格异 形纤 维的 电磁参 数和吸 波性 能 ，发现在 相 同表 面积 下 ，随叶片数量 增加 ，叶 片型Ｓ Ｃ ｉ 纤
维的介 电常数增 大 ，Ｃ 形ＳＣ纤维的介 电常数 大于 中空纤 维 ，其损 耗 角正切低 于 中空 纤维 。将 不 同 ｉ 规 格 的异形碳 化硅进 行 阻抗 匹配可有效提 高结构 吸渡复 合材料 的吸 波性能 。

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第八章硅系纤维(与“碳化硅”有关的文档共55张)

第八章硅系纤维(与“碳化硅”有关的文档共55张)

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第三十三页，共55页。
第二节 碳化硅晶须
三、碳化硅晶须制备方法
2、固相碳源法 该法是先在高温下使含C和含Si的固态材料变成气
相，随后通入载气，在于反映材料隔开的空间中合成碳化 硅晶须。
34 第三十四页，共55页。
第二节 碳化硅晶须
三、碳化硅晶须制备方法
1）C还原二氧化硅法 以二氧化硅和C为原料，利用碳热还原反应生成
第十页，共55页。
聚碳硅烷(PCS)的制备
MarkⅢ ⑴在聚二甲基硅烷中加入3~4％(质量)的催化剂---
--聚硼二苯基硅氧烷；
⑵直接在常压、N2气保护下、350℃加热6h转化 成PCS。
特点： PCS收率高(50％左右)，先驱丝拉伸强 度高(约48MPa)，具有良好的工艺性，工艺中吸氧严重，
纤维性能不稳定。
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第二十四页，共55页。
第二节 碳化硅晶须
一、概念
碳化硅晶须是一种很少缺陷 的，有一定长径比的单晶纤维， 它具有相当好的抗高温性能和很 高强度。主要用于需要高温高强 应用材质的增韧场合。如：航天 材料、高速切削刀具等。目前， 有着极高的性能价格比。
外观：灰绿色，尺寸细小 （裸视为粉末状）
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第二十五页，共55页。
三、碳化硅晶须制备方法
2）硅在卤化物与烃类在1000~1500℃的温度范围内的氢 还原反应，即
国内外许多专家用SiCl4与烃类在Cu，Mo，W和Fe，Ni 等组成的复合催化剂作用下反应，获得了直径大于 1μm的纯碳化硅晶须。该法工艺简单，制的的碳化硅 晶须纯度高，单生产过程中的有害气体会污染环境， 现阶段多用于实验室研究。
于SiC的宽禁带性质，SiC制备的紫外光电探测器可在极端条件下应用
碳化硅气凝胶 吸波

碳化硅气凝胶 吸波

碳化硅气凝胶吸波碳化硅气凝胶，作为一种高性能吸波材料，在电磁波吸收领域具有广阔的应用前景。

它具备优异的吸波性能、热稳定性、机械强度和导热性能，被广泛用于电磁波隐身、电磁波屏蔽、电磁波环境调控等领域。

碳化硅气凝胶的吸波性能优越，主要得益于其结构独特。

其三维网状结构能有效捕获并消耗电磁波能量，从而降低电磁波的反射、传播和透射。

另外，碳化硅气凝胶具有大量的孔隙结构，这增加了与电磁波相互作用的机会，进一步提高了吸波性能。

此外，碳化硅气凝胶的孔隙结构具有多尺度特性，能够捕获不同频率范围内的电磁波，使其在宽频带范围内实现高效吸波。

碳化硅气凝胶的热稳定性能使其具备在高温环境下工作的能力。

传统的聚合物吸波材料，在高温环境下容易发生分解、变形等问题，而碳化硅气凝胶则能够保持其吸波性能和结构稳定性，不受高温影响，适应更加极端的工作环境。

此外，碳化硅气凝胶具有优异的机械强度和耐磨性能，可以有效抵抗外部冲击和磨损，从而延长使用寿命。

这使得碳化硅气凝胶在航空航天、舰船、汽车等领域广泛应用，成为电磁波吸收材料的首选。

碳化硅气凝胶的导热性能优良，可以将吸收的电磁波能量快速传导并散发，避免因长时间积累导致温度升高。

这对于电子器件等对温度敏感的设备来说尤为重要，能够有效提高设备的稳定性和可靠性。

因此，碳化硅气凝胶在电磁波吸收领域具有着重要的指导意义。

通过进一步研究和发展，可以不断提高碳化硅气凝胶的吸波性能、热稳定性、机械强度和导热性能，满足不同领域对吸波材料的需求。

同时，探索碳化硅气凝胶在其他领域的应用潜力，如能源存储、环境污染治理等，也是未来的研究方向。

相信随着科技的不断进步，碳化硅气凝胶将为我们创造更多的可能性。

碳化硅气凝胶;吸波;碳

碳化硅气凝胶;吸波;碳

碳化硅气凝胶;吸波;碳摘要：一、引言二、碳化硅气凝胶的特性1.低密度2.高比表面积3.优良的力学性能4.良好的热稳定性三、碳化硅气凝胶在吸波领域的应用1.吸波原理2.吸波性能的优势四、碳化硅气凝胶在我国的研究进展1.研究现状2.存在的问题3.发展前景五、结论正文：一、引言碳化硅气凝胶（SiC aerogels）作为一种新型材料，以其独特的物理和化学性能在各个领域引起了广泛关注。

其中，吸波性能尤为突出，使其在国防、航空航天、通信等领域的应用前景广阔。

二、碳化硅气凝胶的特性1.低密度：碳化硅气凝胶具有极高的孔隙率，使其密度较低，可达到0.1~0.3g/cm。

这使得碳化硅气凝胶在吸波领域具有较大的应用潜力。

2.高比表面积：碳化硅气凝胶具有较大的比表面积，可达到100~400 m/g。

这一特性使得碳化硅气凝胶具有较高的吸附能力和反应活性。

3.优良的力学性能：碳化硅气凝胶具有较好的韧性和强度，可承受较大的外力冲击。

这使得碳化硅气凝胶在实际应用中具有较高的可靠性。

4.良好的热稳定性：碳化硅气凝胶在高温环境下具有较好的稳定性，可承受高温达1000℃左右。

这为碳化硅气凝胶在高温领域的应用提供了可能。

三、碳化硅气凝胶在吸波领域的应用1.吸波原理：碳化硅气凝胶具有较高的比表面积和孔隙率，可以有效吸收电磁波，降低电磁辐射。

此外，碳化硅气凝胶的组成和结构可以调节吸波性能，使其在特定频段具有较好的吸波效果。

2.吸波性能的优势：与传统吸波材料相比，碳化硅气凝胶具有较宽的吸波频段、较低的密度和较好的耐高温性能，使其在吸波领域具有明显优势。

四、碳化硅气凝胶在我国的研究进展1.研究现状：近年来，我国在碳化硅气凝胶的研究取得了显著成果，已成功制备出具有优良吸波性能的碳化硅气凝胶材料。

2.存在的问题：尽管我国在碳化硅气凝胶研究方面取得了一定成果，但与国外相比，仍存在一定的差距。

主要表现在高性能碳化硅气凝胶材料的制备技术、结构调控和应用研究等方面。

吸波复合材料

吸波复合材料


吸波复合材料——碳纤维的改性方法
吸波复合材料——碳纤维的改性方法
吸波复合材料——碳纤维的改性方法
碳化硅纤维吸波材料
碳化硅纤维具有耐高温、低蠕变、耐腐蚀、热膨胀系数低和化 学性质稳定等优点，作为结构陶瓷材料已受到广泛的关注； 从电性能的角度看，SiC具有半导体特性，是一种很好的微波 吸收材料。 但是从目前的报道来看，纯SiC的吸波性能不是很好，一般仅 用于毫米波吸收。通过控制SiC中的杂质成分和含量，可调节其电 导率、引入磁损耗机制、改善其吸波特性。
高温处理法
图1.热处理条件对Nicalon SiC纤维的电阻率的影响
表面处理法
在SiC纤维表面涂覆含介电损耗树脂或沉积导电层（如碳层、镍层）， 可以降低其电阻率。法国的E.Mouchon等人利用表面涂覆富碳层的 Nicalon SiC纤维和Nasicon复合，制成陶瓷结构吸波材料，此材料 具有良好的力学性能和耐高温性能。 用化学气相渗透法在Nicalon SiC纤维表面沉积碳层，沉积厚度为 2.5μm。涂碳后的Nicalon SiC纤维的介电性能见表1。由表%可知， 涂碳后纤维的ε’变大，而ε”减小了。 采用化学气相沉积法在连续SiC纤维表面沉积B4C涂层。 SiC纤维的 体积电阻率从未涂B4C前的10^6Ω·cm大幅度降到涂B4C后的0.30.6Ω·cm ，但随B4C层厚度的变化较小，即体积电阻率的可调幅度 有限；由表2可知，在DB波段材料的介电参数ε’、 ε”随着频率 的升高而显著降低，而tanδ大于1，是一种频散效应好、电损耗大 的材料，可用作结构吸波材料的增强材料。
吸波复合材料
•F-117A（夜鹰）战斗机由于采用了大量的纤维增强的结构吸波材料， 隐身性能大大提高， 在海湾战争中取得的巨大成绩。
吸波复合材料 ——碳纤维