碳纤维复合材料论文(碳纤维复合材料论文豆丁网)

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锂离子电池由于具有突出的性能优势,现在已经逐步取代传统电源广泛应用于我们的日常生活中。容量大,体积小,质量轻,寿命长一直是人们对于能源存储设备的追求。在本论文中,我们以二维层状材料(MoSe_2,MoS_2)为研究对象,旨在开发高性能锂离子电池负极材料。取得的研究成果如下:(1)合成了片状MoSe_2/C复合纳米材料,并研究了其作为锂离子电池电极材料的电化学性能。其在100 mA/g的电流密度下,充放电循环50次之后,表现出了576.7 mA h/g的容量,容量保持率为93%,并且当电流密度增加到2000 mA/g时,依然可以保持450 mA h/g的比容量,说明这种复合结构电极材料优异的循环稳定性和倍率性能。(2)以钛片为基底合成了TiO_2@MoS_2核壳纳米结构,并将其直接用作锂离子电池电极材料进行储锂性能研究。这种无粘剂的复合纳米结构电极保留了TiO_2和MoS_2作为电极材料的优势,表现出了较好的综合电化学性能。具体表现为:在200 mA/g的电流密度下,充放电循环100次后容量高达509.4 mA h/g,几乎没有容量损失。(3)在碳纤维布上合成了MoS_2纳米片结构,并将其作为无粘结剂电极应用于锂离子电池和超级电容器。在进行储锂性能研究时,采用1~3 V的电压窗口,成功避免了由于碳纤维布在1 V以下对电极容量的贡献,而导致活性物质实际容量偏高的问题。在作为超级电容器电极进行研究时,碳纤维布为集流体,成功避免了传统方法以泡沫镍为集流体在碱性溶液中由于发生副反应(表面生成NiOOH)而导致电化学信号错误和实际容量过高的问题。其作为超级电容器负极材料时,虽然电容量不高,但在两电极测试时却表现出了15000次循环后容量保持率高达80.6%的优异循环稳定性

2. 碳纤维复合材料的制备方法及原理

指的是以碳纤维(织物)或碳化硅等陶瓷纤维(织物)为增强体，以碳为基体的复合材料的总称。

碳基复合材料有两种制备方法：一是浸渍法，一是CVD法。

3. 碳纤维复合材料的应用前景

        四氟添加碳纤维是高级复合材料的增强材料，具有轻质、高强、高模、耐化学腐蚀、热膨胀系数小等一系列优点，归纳如下：

一、轻质、高强度、高模量

   碳纤维的密度是1.6-2.5g/cm3，碳纤维拉伸强度在2.2Gpa以上。因此，具有高的比强度和比模量，它比绝大多数金属的比强度高7倍以上，比模量为金属的5倍以上。由于这个优点，其复合材料可广泛应用于航空航天、汽车工业、运动器材等。

二、热膨胀系数小

   绝大多数碳纤维本身的热膨胀系数，室内为负数（-0.5～-1.6）×10-6/K，在200～400℃时为零，在小于1000℃时为1.5×10-6/K。由它制成的复合材料膨胀系数自然比较稳定，可作为标准衡器具。

三、导热性好

   通常无机和有机材料的导热性均较差，但碳纤维的导热性接近于钢铁。利用这一优点可作为太阳能集热器材料、传热均匀的导热壳体材料。

四、耐化学腐蚀性好

   从碳纤维的成分可以看出，它几乎是纯碳，而碳又是最稳定的元素之一。它除对强氧化酸以外，对酸、碱和有机化学药品都很稳定，可以制成各种各样的化学防腐制品。我国已从事这方面的应用研究，随着今后碳纤维的价格不断降低，其应用范围会越来越广。

五、耐磨性好

   碳纤维与金属对磨时，很少磨损，用碳纤维来取代石棉制成高级的摩檫材料，已作为飞机和汽车的刹车片材料。

六、耐高温性能好

   碳纤维在400℃以下性能非常稳定，甚至在1000℃时仍无太大变化。复合材料耐高温性能主要取决于基体的耐热性，树脂基复合材料其长期耐热性只达300℃左右，陶瓷基、碳基和金属基的复合材料耐高温性能可与碳纤维本身匹配。因此碳纤维复合材料作为耐高温材料广泛用于航空航天工业。

4. 碳纤维复合材料研究方向

在2022年全国材料类专业大学最新排名中，武汉理工大学排名第一位，哈尔滨工业大学排名第二位，吉林大学排名第三位，西安交通大学排名第四位，中南大学排名第五位，北京理工大学排名第六位。

2022全国材料类大学排行榜

1、武汉理工大学

2、哈尔滨工业大学

3、吉林大学

4、西安交通大学

5、中南大学

6、北京理工大学

7、北京科技大学

8、四川大学

9、华东理工大学

5. 碳纤维复合材料研究进展

1. 准备原料

2. 准备工艺托盘

3. 在工艺托盘上铺贴碳纤维

4. 做真空包

5. 抽真空

6. 固化成碳板

7. 运输碳板

6. 碳纤维复合材料的研究现状

还可以，碳纤维具有抗摩擦、耐高温、导热、导电和耐腐蚀等这些特性，外形是纤维状的，比较柔软，可以加工成各种编织物，碳纤维是有一定的隔热效果的，市面上很多厂家将碳纤维编织成纤维布用在建设工程中，这些纤维布不仅能起到加固工程的作用，防火隔热也是不错的

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