金属Al填埋酚醛树脂基碳泡沫的制备及性能研究

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碳泡沫材料具有低密度,较大的比表面积,化学惰性,较高的电导率,良好的导电率,加上其制备成本相对较低的特点,受到人们的普遍关注。本文在前人的研究成果上,将微球型碳泡沫与韧带型碳泡沫的结构特点相结合,使其既具有微球的球形结构优点,又具有韧带网络结构的优势。保证了碳泡沫材料的热导率与机械性能,同时降低了材料的密度。具体的设计模型是采用六角密堆积法,空间上具有严格的周期性。在原料的选择上,本文采用酚醛树脂作为前躯体。因为酚醛树脂在碳化后,具有较高的残碳率,并且它的制备方法相对简单。  通常情况下,制备出的碳材料微观结构不会很规整,影响了它的应用范围,所以常常将碳材料再一次进行热处理,得到具有一定石墨化程度的碳材料。一般情况下,石墨化温度要求较高。本文通过A1掩埋碳材料经过热处理的方法,实现了比常规石墨化温度低时,得到具有一定石墨化程度的碳泡沫材料。通过两种热处理工艺的对比,可以发现,温度依然是影响碳材料石墨化的关键因素。  本文的实验流程是:首先以苯酚和甲醛为原料制备出酚醛树脂,利用制备好的酚醛树脂,通过微胶囊法制备得到酚醛树脂空心微球;其次,采用六角密堆积法,将酚醛树脂空心微球注模,用酚醛树脂胶黏结定型,热处理后得到酚醛树脂碳泡沫;最后,用A1粉将酚醛树脂基碳泡沫掩埋,经石墨化热处理,得到试验样品。  本文对样品进行了扫描电子显微镜、X-射线衍射以及力学性能的分析。样品的形貌分析显示:经过两次热处理后,样品微球间排列紧密、微球大小基本保持一致;微球成中空状且壁厚均匀;空间上具有严格的周期性,实现了模型的设计理念。XRD测试图谱显示:经A1掩埋的酚醛树脂基碳泡沫,热处理后具有一定的石墨化程度,且两种工艺对比表明,温度是影响石墨化的重要因素。力学分析得到:A1掩埋酚醛树脂基碳泡沫,石墨化热处理后,有部分石墨生成,样品的压缩强度有所降低。
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