超臨界流體制備中間相瀝青基泡沫炭及導(dǎo)熱性研究.pdf

1、中間相瀝青基泡沫炭是將中間相瀝青發(fā)泡,經(jīng)氧化炭化以及石墨化處理后形成的一種新型低密度炭材料。與其他前驅(qū)體泡沫炭相比,中間相瀝青基泡沫炭除了具備密度低、耐腐蝕、熱膨脹系數(shù)小等優(yōu)點外,由于中間相瀝青的顯著各向異性和可石墨化性能,導(dǎo)熱性能顯著提高,在航空航天以及民用領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。本論文以中間相瀝青為前驅(qū)體,利用超臨界溶劑對中間相瀝青良好的滲透性和溶解性,在高壓反應(yīng)釜內(nèi)通過壓力釋放制備中間相瀝青基泡沫炭,得到可控性良好的具有規(guī)整泡孔結(jié)

2、構(gòu)的泡沫炭。在分析了不同溶劑在超臨界狀態(tài)下對中間相瀝青泡沫炭結(jié)構(gòu)性能的影響規(guī)律基礎(chǔ)上,研究了混合溶劑對泡沫炭孔結(jié)構(gòu)以及韌帶結(jié)構(gòu)的調(diào)控。研究了不同條件下發(fā)泡壓力、溫度、溶劑比例等因素對泡沫炭孔結(jié)構(gòu)和韌帶結(jié)構(gòu)的影響。考察了不同氧化和炭化以及石墨化條件下泡沫炭導(dǎo)熱性能的變化規(guī)律。分析了泡沫炭導(dǎo)熱性能與其孔結(jié)構(gòu)以及韌帶結(jié)構(gòu)的關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn),混合溶劑的中間相瀝青的溶解性和均相成核性能得很大改善,使泡孔直徑更加容易控制。通過選擇不同混合比例的超臨界

3、流體、選擇合適的發(fā)泡條件,可獲得結(jié)構(gòu)可控、密度分布在0.01~0.8g/cm3之間、孔徑分布均勻、平均孔徑在150~1100μm、壁厚15~100μm、孔隙率91％以上、開孔率高的泡沫炭,在此基礎(chǔ)上,對不同孔結(jié)構(gòu)的泡沫炭的導(dǎo)熱性能進行研究。利用已有的多孔材料中常用的分形理論分析了所制備炭材料的導(dǎo)熱特性,嘗試推導(dǎo)出并應(yīng)用泡沫炭的面積分形堆數(shù),構(gòu)建了當量元泡根據(jù)截面分形空隙分數(shù),提出了一個計算泡沫炭導(dǎo)熱率的模型,并以此計算出泡沫炭的導(dǎo)熱系數(shù)