EPD共沉积CNTs与SiCnws协同改性C/C复合材料的制备与强韧机制
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:51802244
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:24.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:E0204.结构陶瓷
- 结题年份:2021
- 批准年份:2018
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2019-01-01 至2021-12-31
- 项目参与者:谢光银; 王斌; 赵小亮; 盛翠红; 郭晨; 冯萌雨; 李媛;
- 关键词:
项目摘要
In order to tackle the problem of matrix annular cracks and fiber/matrix interface relaxation of C/C composites components with sharp corners and thin walls, thus, fully improve the integral properties of C/C composites, the multi-dimensional reinforcing structure based on carbon fibers with co-deposited of CNTs and SiCnws is proposed. The project plans to achieve the co-deposition of CNTs+SiCnws using EPD. The ‘macro-micro-nano’ compositive reinforcing system improves the properties of the C/C composite by introducing adjusted carbon fiber/matrix within pyrocarbon interface, such modified interface will optimize the structure by deflecting cracks. The project will study the controllable process of co-deposition of CNTs+SiCnws; the influence of the densification mechanism and microstructure of C/C composite after the introduction of CNTs+SiCnws; the design and optimization of interface; explore the influence of CNTs+SiCnws and interface to the macro-mechanical and micro-mechanical properties, stress distribution, the pattern of the interface binding and internal friction of the C/C composite; reveal the synergistic toughening mechanism of the carbon fiber-CNTs-SiCnws coupling inferface.The project will lay the foundation of advanced fabrication of C/C composite, develop and enrich the fabrication method, structural design and toughening mechanism.
针对碳/碳(C/C)复合材料尖角锐形、薄壁构件服役过程崩块、界面松弛开裂等频发现象衍生的性能制约难题,提出在碳纤维表面共沉积碳纳米管(CNTs)、碳化硅纳米线(SiCnws)构建多尺度增强体系,协同界面设计,全面提升C/C复合材料性能的新思路。本项目拟借助EPD(电泳沉积)方法实现CNTs+SiCnws的共沉积,“宏-微-纳”多尺度改善基体性能,拟利用热解碳界面层引入调控碳纤维/基体界面结合状态,通过优化界面层致裂纹偏转改善材料假塑性。系统研究EPD加载CNTs+SiCnws的可控掺杂工艺,界面层的设计与优化,探究CNTs+SiCnws与界面层引入对C/C复合材料致密化过程、基体微观组织结构和力学性能的影响规律,揭示碳纤维、CNTs、SiCnws的协同强韧机制。本项目研究结果将为先进C/C复合材料构件制备奠定基础,同时丰富和发展复合材料的制备方法、结构设计与强韧化理论。
结项摘要
本项目通过在碳纤维(CF)表面共沉积碳纳米管(CNTs)、碳化硅纳米线(SiCnws)实现“宏-微-纳”多尺度增强体系构建,旨在解决尖角锐形、薄壁C/C复合材料构件在服役过程中出现的崩块、界面松弛开裂等现象衍生的性能制约问题。借助电泳沉积(EPD)方法,通过对EPD过程中CNTs+SiCnws共混电泳液的浓度、成分配比、沉积电压和沉积形态等参数优化,获得了微纳米孔隙结构可调的CF/CNTs+SiCnws多尺度增强结构。通过致密化C/C复合材料工艺优化,提高了CH4气体分子在引入CNTs+SiCnws共沉积体系预制体内部扩散的均匀性,改善了热解碳(PyC)基体整体均匀度和致密化度,实现了CNTs+SiCnws增强C/C复合材料的快速致密化。在此基础上,通过CVI和化学接枝的方法,在CF表面引入不同织构、不同厚度PyC界面层和不同尺度氧化石墨烯(GO)界面层,进一步优化了CF/CNTs+SiCnws多尺度增强结构与PyC基体在微纳尺度上的界面结合。研究发现,CNTs+SiCnws多尺度增强结合界面改性,可有效提高C/C复合材料的失效应力和断裂韧性,避免了CNTs团聚造成的PyC结晶度下降从而造成界面层韧化效果失效的缺陷,同时在优化界面结合的前提下CNTs+SiCnws的混杂多层级分布使得对PyC基体的强化和韧化效果实现了协同,进而更好的实现了PyC基体强化和韧化的协同。
项目成果
期刊论文数量(13)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(4)
专利数量(3)
Gecko-like adhesion in the electrospinning process
静电纺丝过程中类似壁虎的粘附
- DOI:10.1016/j.rinp.2019.102899
- 发表时间:2020-03-01
- 期刊:RESULTS IN PHYSICS
- 影响因子:5.3
- 作者:Li, Xiaoxia;Li, Yunyu;He, Jihuan
- 通讯作者:He, Jihuan
Thermophysical properties of a novel high entropy hafnate ceramic
新型高熵铪酸盐陶瓷的热物理性能
- DOI:10.1016/j.jmst.2021.02.005
- 发表时间:2021-03-01
- 期刊:JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE & TECHNOLOGY
- 影响因子:10.9
- 作者:Cong, Longkang;Zhang, Shouyang;Li, Wei
- 通讯作者:Li, Wei
多尺度增强铝基复合材料的制备与性能
- DOI:--
- 发表时间:2020
- 期刊:印染
- 影响因子:--
- 作者:敬涛;黎云玉;谢光银;李瑞;崔吉盛
- 通讯作者:崔吉盛
Nano-interface effect of graphene on carbon nanotube reinforced carbon/carbon composites
石墨烯对碳纳米管增强碳/碳复合材料的纳米界面效应
- DOI:10.1016/j.carbon.2022.01.010
- 发表时间:2022-01-31
- 期刊:CARBON
- 影响因子:10.9
- 作者:Han, Liyuan;Xiao, Caixiang;Li, Yunyu
- 通讯作者:Li, Yunyu
Mullite whisker-mullite/yttrium aluminosilicate oxidation protective coatings for SiC coated C/C composites
用于SiC涂层C/C复合材料的莫来石晶须-莫来石/钇铝硅酸盐氧化防护涂层
- DOI:10.1016/j.ceramint.2019.08.105
- 发表时间:2019-12-15
- 期刊:CERAMICS INTERNATIONAL
- 影响因子:5.2
- 作者:Zhou, Lei;Fu, Qiangang;Hu, Dou
- 通讯作者:Hu, Dou
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其他文献
电泳沉积CNTs掺杂C/C复合材料的微观组织与弯曲性能
- DOI:--
- 发表时间:2016
- 期刊:无机材料学报
- 影响因子:--
- 作者:齐乐华;舒扬;李贺军;黎云玉;马海丽;宋强
- 通讯作者:宋强
其他文献
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