以聚酰亞胺薄膜為原料制備碳膜的結(jié)構(gòu)與性能的研究.pdf

1、本文主要研究以聚酰亞胺薄膜為原料制備碳材料，通過層壓、碳化等工藝，制備出表面光潔、完整的碳膜。通過元素分析、TG、DSC、紅外、XRD、材料萬能實驗機、SEM、激光法導(dǎo)熱分析儀LFA447Nanoflash等，對碳膜結(jié)構(gòu)和性能進行了研究，得出了規(guī)律性的結(jié)論。 制備工藝的研究結(jié)果表明：碳化壓力和速率是影響制品表觀和性能的決定性因素。過高的壓力和過快的碳化速率易使制品出現(xiàn)裂紋、空洞現(xiàn)象。制備理想的樣品，須在適當?shù)膲毫ο率紫葘⒈∧訅?/p>

2、成型，然后在一定的壓力和碳化速率下進行碳化。 碳化溫度影響碳膜的結(jié)構(gòu)與性能：溫度達到600℃時薄膜脫氧，材料開始向晶體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，此時材料力學(xué)性能出現(xiàn)明顯增強現(xiàn)象；材料700℃時逐漸衍生出類石墨結(jié)構(gòu)，對應(yīng)電性能發(fā)生突變，導(dǎo)電性顯著提高。結(jié)合IR和元素分析明確薄膜700℃之后產(chǎn)生雜環(huán)的合并，脫除殘留的氮氧，形成連續(xù)巨大的芳雜環(huán)多環(huán)化合物，溫度持續(xù)升高，稠環(huán)芳構(gòu)化，類石墨結(jié)構(gòu)的六角碳網(wǎng)層面逐漸生長，這與材料電性能和力學(xué)性能700℃以后

3、逐漸增大相一致。 石墨化處理到2300℃和2800℃，材料晶格參數(shù)及電阻率和導(dǎo)熱系數(shù)存在較大差異：2300℃石墨化后Lc為3nm、石墨化度15％；2800℃石墨化后Lc為6.7nm、石墨化度80％；2300℃與2800℃石墨化后性能比較，電阻率前者是后者的約2倍、導(dǎo)熱系數(shù)1/3左右。石墨化度大于80％時，材料導(dǎo)熱系數(shù)對石墨化度敏感；石墨化度較低的情況下則相反。隨著石墨化度提高導(dǎo)電性能逐步提高，但幅度不大。另外，密度對材料結(jié)構(gòu)和性