碳纳米管增强一维高导热C/C复合材料的微观结构与物理性能

李 游，袁观明，李轩科，董志军，丛 野，陈 佳

(武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室，湖北 武汉，430081)



碳纳米管增强一维高导热C/C复合材料的微观结构与物理性能

李 游，袁观明，李轩科，董志军，丛 野，陈 佳

(武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室，湖北 武汉，430081)

以中间相沥青基炭纤维和中间相沥青为主要原料，并添加一定量多壁碳纳米管，通过热压成型和高温热处理工艺制备一维高导热C/C复合材料。采用偏光显微镜、扫描电镜、激光热导仪、电子万能试验机等对复合材料的微观结构、导热性能和力学性能进行表征。结果表明，碳纳米管的添加导致复合材料的孔隙率下降和体积密度升高，而且对复合材料的力学性能及不同方向的导热性能都有显著影响。随着碳纳米管添加量的增加，复合材料沿炭纤维轴向的室温热扩散系数逐渐降低，而垂直于纤维轴向的抗弯强度和室温热扩散系数均呈现先上升后下降的趋势。经过2900 ℃石墨化处理后，添加体积分数3%碳纳米管的复合材料垂直于纤维轴向的抗弯强度为113.4 MPa、热扩散系数为40.1 mm2/s，较未掺杂碳纳米管时分别提高了56%和79%。

C/C复合材料；碳纳米管；沥青基炭纤维；微观结构；导热性能；热扩散系数；抗弯强度

炭纤维及其复合材料沿纤维长度方向导热性能较好，并具有质量轻、热膨胀系数低、高温机械性能良好等特点，被广泛应用于航天飞行器、计算机等系统中[1-2]。中间相沥青基炭纤维的碳层面沿纤维长度方向晶体高度择优取向，因此其具有极高的导热率，常作为增强体来制备高导热C/C复合材料[3-4]。……