什么是碳/碳复合材料,有哪些特性?人造石墨天然石墨硬碳材料的优缺点?
尽管碳/碳复合材料有诸多优良的高温性能,碳/碳复合材料在高温有氧环境下的应用必须有氧化防护措施。碳/碳复合材料的氧化防护主要通过以下两种途径,即在较低的温度下可以采取基体改性和表面活性点的钝化对碳/碳复合材料进行保护;则必须采用涂层的方法来隔绝碳/碳复合材料 与氧的直接接触,对碳/碳复合材料超高温性能的依赖越来越多,人造石墨天然石墨硬碳材料的优缺点?石墨的工艺特性主要决定于它的结晶形态。
什么是碳/碳复合材料,有哪些特性?
碳/碳复合材料具有低密度(<2.0g/cm3)、高比强、高比模量、高导热性、低膨胀系数,以及抗热冲击性能好、尺寸稳定性高等优点,是目前在1650℃以上应用的唯一备选材料,最高理论温度更高达2600℃,因此被认为是最有发展前途的高温材料。 尽管碳/碳复合材料有诸多优良的高温性能, 但它在温度高于400℃的有氧环境中发生氧化反应,导致材料的性能急剧下降。因此,碳/碳复合材料在高温有氧环境下的应用必须有氧化防护措施。碳/碳复合材料的氧化防护主要通过以下两种途径,即在较低的温度下可以采取基体改性和表面活性点的钝化对碳/碳复合材料进行保护;随着温度的升高,则必须采用涂层的方法来隔绝碳/碳复合材料 与氧的直接接触,以达到氧化防护的目的。目前使用最多的是涂层的方法,随着技术的不断进步,对碳/碳复合材料超高温性能的依赖越来越多,而在超高温条件下唯一可行的氧化防护方案只能是涂层防护。
人造石墨天然石墨硬碳材料的优缺点?
自然界中纯净的石墨是没有的,其中往往含有SiO2、Al2O3、FeO、CaO、P2O5、CuO等杂质。这些杂质常以石英、黄铁矿、碳酸盐等矿物形式出现。
石墨的工艺特性主要决定于它的结晶形态。结晶形态不同的石墨矿物,具有不同的工业价值和用途。
天然石墨分为鳞片石墨和土状石墨,鳞片石墨,天然石墨具有规则的层状结构,锂离子在嵌入时速度十分缓慢,且由于材料各向异性较高,极易导致活性物质与集流体接触不充分,从而造成天然石墨倍率性能较差。人造石墨是将石油焦、针状焦、沥青等在一定温度下煅烧,再经粉碎、成型、分级、高温石墨化等工艺制得的石墨材料。
天然石墨是天然矿物,一般形成于高温地质条件,广泛分布于变质矿床,由富含有机质或碳质的沉积岩经区域变质作用形成。一般可分为晶质石墨(鳞片)和隐晶质石墨(土状)。
人造石墨是将石油焦、针状焦、沥青等在一定温度下煅烧,再经粉碎、成型、分级、高温石墨化等工艺制得的石墨材料;其中以针状焦最受关注,针状焦是一种具有明显纤维状结构的碳材料,在平行于颗粒长轴方向上具有优异的导电性和导热性,且热膨胀系数小、易于石墨化,人造石墨在容量上已接近甚至超越天然石墨,但首次库伦效率较低,且制备成本较高。