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

结题报告
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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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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