碳化硅微納米纖維的制備及其性能研究.pdf

1、碳化硅纖維作為一種高性能的無(wú)機(jī)陶瓷纖維，具有高抗拉強(qiáng)度、高抗蠕變性能、高抗氧化性、耐高溫、抗腐蝕、易加工織布、編織等諸多優(yōu)良的特性，其在核工業(yè)、航天航空等重要領(lǐng)域均有應(yīng)用。目前關(guān)于碳化硅纖維的研究主要集中在碳化硅纖維的功能化和納米化方面，隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，制備納米級(jí)纖維的方法有很多，其中溶液噴射紡絲技術(shù)作為一種新型的微納米纖維制備技術(shù)，因其高效、普適等優(yōu)點(diǎn)逐漸被各國(guó)學(xué)者重視，并為微納米纖維的規(guī)模化生產(chǎn)提供了新思路。本文以溶液噴射紡絲技

2、術(shù)為基礎(chǔ)制備了SiC微納米纖維，系統(tǒng)地研究了紡絲工藝、預(yù)氧化工藝和高溫煅燒工藝參數(shù)對(duì)纖維的結(jié)構(gòu)和性能的影響，并對(duì)碳化硅纖維的電化學(xué)性能進(jìn)行了研究。主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　 1)基于溶液噴射紡絲技術(shù)制備了PCS/PS復(fù)合纖維，經(jīng)過(guò)預(yù)氧化和高溫煅燒處理得到了直徑為100-600nm的β-SiC纖維。在預(yù)氧化過(guò)程中，存在溶劑揮發(fā)、小分子分解、結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變等過(guò)程。隨著預(yù)氧化溫度的提高，纖維的預(yù)氧化程度提高，纖維的無(wú)機(jī)陶瓷化溫度也有一定的降低

3、。在高溫煅燒過(guò)程中，最高煅燒溫度提高，纖維的直徑減小，纖維的結(jié)晶化程度提高;而隨著保溫時(shí)間的增加，纖維的直徑也在減小，纖維的結(jié)晶化程度有所提高。
　　 2)以PCS/PEO水包油型乳液為紡絲液，利用高速氣流牽伸紡絲液固化成形，提出了一種新型的紡絲技術(shù)——乳液噴射紡絲技術(shù)，并通過(guò)預(yù)氧化與高溫煅燒處理后得到了β-SiC纖維。本實(shí)驗(yàn)探討了PCS/PEO復(fù)合纖維的制備，并對(duì)最終SiC纖維的形貌、熱性能和結(jié)晶性能等進(jìn)行了研究。
　　

4、 3)以PVP/TEOS溶膠為紡絲液，利用高速氣流牽伸紡絲液細(xì)流固化成形后制備得到PVP/TEOS復(fù)合纖維，提出了一種新型的紡絲技術(shù)——溶液噴射紡絲-溶膠凝膠技術(shù)，然后經(jīng)過(guò)熱處理和炭熱還原得到了β-SiC纖維。使用溶液噴射紡絲-溶膠凝膠技術(shù)制備的SiC纖維具有極佳的高溫穩(wěn)定性能。
　　 4)SiC是一種很好的超級(jí)電容器電極活性材料，本文以自制的SiC微納米纖維作為電極材料，對(duì)其電化學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試（包括循環(huán)伏安測(cè)試、恒流充放電測(cè)