超臨界流體制備中間相瀝青基泡沫炭及導熱性研究.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,導熱性能顯著提高,在航空航天以及民用領域有著廣泛的應用前景。本論文以中間相瀝青為前驅體,利用超臨界溶劑對中間相瀝青良好的滲透性和溶解性,在高壓反應釜內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

2、構的泡沫炭。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構性能的影響規(guī)律基礎上,研究了混合溶劑對泡沫炭孔結構以及韌帶結構的調控。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構和韌帶結構的影響。考察了不同氧化和炭化以及石墨化條件下泡沫炭導熱性能的變化規(guī)律。分析了泡沫炭導熱性能與其孔結構以及韌帶結構的關系。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,可獲得結構可控、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,在此基礎上,對不同孔結構的泡沫炭的導熱性能進行研究。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熱特性,嘗試推導出并應用泡沫炭的面積分形堆數(shù),構建了當量元泡根據(jù)截面分形空隙分數(shù),提出了一個計算泡沫炭導熱率的模型,并以此計算出泡沫炭的導熱系數(shù)