碳纳米纤维PPT
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第七章碳纤维PPT课件
预氧化过程中可能发生的反应：
环化反应 脱氢反应 吸氧反应
33
环化反应
CCCCC NNNNN
梯 形 ， 六 元 环 CCCCC
NNNNN 耐 热
34
脱氢反应
未环化的聚合物链或环化后的杂环可由于氧的作用 而发生脱氢反应，形成以下结构：
CC CC C NNNN
35
吸氧反应
氧可以直接结合到预氧化丝的结构中，主要生成－OH，－
14
第一节 碳纤维的制备与性能
碳纤维不能用熔融法或溶液法直接纺丝，只能以有机 纤维为原料，采用间接方法来制造。 ➢ 碳元素的各种同素异形体(金刚石、石墨、非晶态的各种 过渡态碳)，根据形态的不同，在空气中在350℃以上的高 温中就会不同程度的氧化；在隔绝空气的惰性气氛中(常 压下)，元素碳在高温下不会熔融，但在3800K以上的高温 时不经液相，直接升华，所以不能熔纺。 ➢ 碳在各种溶剂中不溶解，所以不能溶液纺丝。
13
碳纤维的分类
按制造条件 和方法分类
碳纤维：碳化温度1200～1500oC，碳含量 95％以上。
石墨纤维：石墨化温度2000oC以上，碳含 量99％以上。
活性碳纤维：气体活化法，CF在600～ 1200oC，用水蒸汽、CO2、 空气等活化。
气相生长碳纤维：惰性气氛中将小分子有 机物在高温下沉积成纤维－ 晶须或短纤维。
碳纤维结构近乎石墨结构，比金刚石结构 规整性稍差。
4
碳纤维的发展
碳纤维的开发历史可追溯到19世纪末期，美国科学家爱 迪生发明的白炽灯灯丝，而真正作为有使用价值并规模生 产的碳纤维，则出现在二十世纪50年代末期。
1959年美国联合碳化公司以粘胶纤维(Viscose firber)为 原丝制成商品名为“Hyfil Thornel”的纤维素基碳纤维。
环化反应 脱氢反应 吸氧反应
33
环化反应
CCCCC NNNNN
梯 形 ， 六 元 环 CCCCC
NNNNN 耐 热
34
脱氢反应
未环化的聚合物链或环化后的杂环可由于氧的作用 而发生脱氢反应，形成以下结构：
CC CC C NNNN
35
吸氧反应
氧可以直接结合到预氧化丝的结构中，主要生成－OH，－
14
第一节 碳纤维的制备与性能
碳纤维不能用熔融法或溶液法直接纺丝，只能以有机 纤维为原料，采用间接方法来制造。 ➢ 碳元素的各种同素异形体(金刚石、石墨、非晶态的各种 过渡态碳)，根据形态的不同，在空气中在350℃以上的高 温中就会不同程度的氧化；在隔绝空气的惰性气氛中(常 压下)，元素碳在高温下不会熔融，但在3800K以上的高温 时不经液相，直接升华，所以不能熔纺。 ➢ 碳在各种溶剂中不溶解，所以不能溶液纺丝。
13
碳纤维的分类
按制造条件 和方法分类
碳纤维：碳化温度1200～1500oC，碳含量 95％以上。
石墨纤维：石墨化温度2000oC以上，碳含 量99％以上。
活性碳纤维：气体活化法，CF在600～ 1200oC，用水蒸汽、CO2、 空气等活化。
气相生长碳纤维：惰性气氛中将小分子有 机物在高温下沉积成纤维－ 晶须或短纤维。
碳纤维结构近乎石墨结构，比金刚石结构 规整性稍差。
4
碳纤维的发展
碳纤维的开发历史可追溯到19世纪末期，美国科学家爱 迪生发明的白炽灯灯丝，而真正作为有使用价值并规模生 产的碳纤维，则出现在二十世纪50年代末期。
1959年美国联合碳化公司以粘胶纤维(Viscose firber)为 原丝制成商品名为“Hyfil Thornel”的纤维素基碳纤维。
【精品课件】新型碳材料：碳纳米管、CNT纤维及其应用相关主题系列课件（附获取方式）
【精品课件】新型碳材料：碳纳米管、CNT纤维及其应用相关主题系列课件（附获取方式）1、首篇课件是2020年9月来源于NASA的课件，主要介绍了在“Space Technology Mission Directorate Game Changing Development Program”（译“空间技术任务理事会改变游戏规则的发展计划”）支持下的超轻质航空航天领域复合材料领域研究的年度报告，Superlightweight Aerospace Composites (SAC) 超轻质航空航天复合材料技术旨在开发基于CNT的复合结构材料，其比强度几乎是最先进的碳纤维复合材料的两倍，通过设计可将车辆整体结构质量降低约25-50%。
研究主要内容包括：高强度碳纳米管的大规模制造技术、高比强度碳纳米管复合材料以及多尺度碳纳米管复合材料建模分析等。
2、第二篇课件来源于佐治亚理工学院Satish Kumar 教授，与NASA有着深入合作，其课件标题为“Carbon Fibers and Carbon Nanotube based Materials”；从题目中可以知道本课件主要介绍了高性能碳纤维和碳纳米管基新材料，课件从碳纤维结构与性能入手介绍了碳纤维主要性能指标，随后介绍了纤维制备工艺与牵伸系统，以及连续碳化处理装置与温度范围，着重对比了凝胶纺丝工艺碳纤维结构与性能；随后介绍了CNT与PAN混纺纤维；此外还介绍了PAN与多壁碳纳米管薄膜结构研究，3、第三篇课件来自于Janicki Industries有关CNT潜在应用的课件，题目为“What are some potential End Use Markets for structural CNT’s?”，首先介绍2024年全球复合材料市场规模的预测分析，介绍了复合材料不同的终端市场，随后着重从航空航天、交通运输、运动休闲、建筑等领域CNT潜在发展机遇进行了概述。
《碳纤维材料》课件
《碳纤维材料》PPT课件
碳纤维材料是一种具有轻质、高强度、耐腐蚀、优良导电性和导热性的先进 材料。本课件将介绍碳纤维材料的定义、特性，制备方法，应用领域以及未 来发展趋势。
一、碳纤维材料的定义和特性
碳纤维材料抗拉强度高的特点。
碳纤维材料的特性
轻质、高强度、耐腐蚀、优良导电性和导热性，具备多种独特的性能。
制备技术的不断进步将使碳纤维材料更加高效、成本更低，并拓宽其应用范围。
成本的降低
随着技术进步和大规模生产的推动，碳纤维材料的成本将逐渐下降，更多行业将受益。
五、结语
碳纤维材料的出现和发展为众多领域带来了革命性的改变，其独特的性能和 广泛的应用前景使其成为当代材料科学中的瑰宝。
二、碳纤维材料的制备方法
1
气相沉积法
通过高温分解碳源气体，使碳元素在特定条件下沉积形成纤维。
2
萘法
利用萘在高温条件下分解形成碳纤维。
3
热溶液浸渍法
将有机纤维浸渍于碳源溶液中，通过热处理使其得到碳化转化为碳纤维。
三、碳纤维材料的应用领域
航空航天
碳纤维材料在飞机、火箭等航空 航天领域具有广泛应用，能够提 高飞行器的性能并减轻重量。
汽车工业
碳纤维材料可以用于车身结构和 零部件，提高车辆的安全性、减 少燃料消耗并增加驾驶乐趣。
国防安全
碳纤维材料可以用于制作轻型装 甲材料和高性能武器系统，提供 更好的防护和作战能力。
四、碳纤维材料的未来发展趋势
新的应用领域
碳纤维材料将在可再生能源、医疗器械和体育用品等领域推动创新发展。
制备技术的提升
碳纤维材料是一种具有轻质、高强度、耐腐蚀、优良导电性和导热性的先进 材料。本课件将介绍碳纤维材料的定义、特性，制备方法，应用领域以及未 来发展趋势。
一、碳纤维材料的定义和特性
碳纤维材料抗拉强度高的特点。
碳纤维材料的特性
轻质、高强度、耐腐蚀、优良导电性和导热性，具备多种独特的性能。
制备技术的不断进步将使碳纤维材料更加高效、成本更低，并拓宽其应用范围。
成本的降低
随着技术进步和大规模生产的推动，碳纤维材料的成本将逐渐下降，更多行业将受益。
五、结语
碳纤维材料的出现和发展为众多领域带来了革命性的改变，其独特的性能和 广泛的应用前景使其成为当代材料科学中的瑰宝。
二、碳纤维材料的制备方法
1
气相沉积法
通过高温分解碳源气体，使碳元素在特定条件下沉积形成纤维。
2
萘法
利用萘在高温条件下分解形成碳纤维。
3
热溶液浸渍法
将有机纤维浸渍于碳源溶液中，通过热处理使其得到碳化转化为碳纤维。
三、碳纤维材料的应用领域
航空航天
碳纤维材料在飞机、火箭等航空 航天领域具有广泛应用，能够提 高飞行器的性能并减轻重量。
汽车工业
碳纤维材料可以用于车身结构和 零部件，提高车辆的安全性、减 少燃料消耗并增加驾驶乐趣。
国防安全
碳纤维材料可以用于制作轻型装 甲材料和高性能武器系统，提供 更好的防护和作战能力。
四、碳纤维材料的未来发展趋势
新的应用领域
碳纤维材料将在可再生能源、医疗器械和体育用品等领域推动创新发展。
制备技术的提升
碳纳米材料ppt课件
❖ nanocrystalline MnO thin film, and MnO powder as anode has shown low overpotential超电势 and good cycling performance
精选编辑ppt
5
❖ In this paper
The prepared MnO/C core–shell nanorods much higher specific capacity than that of MnO microparticles and MnO2 nanowires as anode material of lithium ion battery.
电化学实验部分
❖ performing using 2032 coin-type cells assembled in an argon-filled glove box
❖ slurry :active materials (70 wt%), acetylene black乙 炔黑 (20 wt%), and polyvinylidene fluoride 聚偏二氟乙烯 (PVDF 10 wt%) in N-methyl-2-pyrrolidone 氮甲基二吡 咯烷酮(NMP).
❖ Cyclic voltammetry循环伏安法 (CV) ❖ Charge–discharge testing was performed in
the range of 0.01–3.0 V ❖ specific capacity
精选编辑ppt
返回 11
Results and discussion
精选编辑ppt
返回 6
Experiment
合成部分 ❖ MnO/C core–shell nanorods were
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5
❖ In this paper
The prepared MnO/C core–shell nanorods much higher specific capacity than that of MnO microparticles and MnO2 nanowires as anode material of lithium ion battery.
电化学实验部分
❖ performing using 2032 coin-type cells assembled in an argon-filled glove box
❖ slurry :active materials (70 wt%), acetylene black乙 炔黑 (20 wt%), and polyvinylidene fluoride 聚偏二氟乙烯 (PVDF 10 wt%) in N-methyl-2-pyrrolidone 氮甲基二吡 咯烷酮(NMP).
❖ Cyclic voltammetry循环伏安法 (CV) ❖ Charge–discharge testing was performed in
the range of 0.01–3.0 V ❖ specific capacity
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返回 6
Experiment
合成部分 ❖ MnO/C core–shell nanorods were
《纳米碳材料》课件
传感器与探测器
纳米碳材料可以作为传感器和探测器 的敏感元件，用于气体、温度、压力 等物理量的检测与控制。
05
纳米碳材料的未来发展 与挑战
提高制备效率与可控性
总结词
提高纳米碳材料的制备效率和可控性是未来发展的重要方向，有助于实现大规模生产和应用。
详细描述
目前纳米碳材料的制备方法主要包括化学气相沉积、物理气相沉积、溶胶-凝胶法等，但这些方法的效 率和可控性仍有待提高。未来需要研究新的制备技术，优化制备条件，实现高效、低成本、大规模的 纳米碳材料生产。
阈值电压和高发射电流密度使得电子能有效地从材料表面发射出来。
光学性质
吸收光谱
纳米碳材料具有宽的吸收光谱范 围，从紫外到可见光再到近红外 。这种特性使得它们在太阳能吸
收和光电器件中有广泛应用。
发光特性
一些纳米碳材料，如碳纳米点， 具有独特的荧光性质，这使得它们 在生物成像、显示技术和照明领域 有潜在的应用。
纳米碳材料的应用领域
总结词
纳米碳材料在许多领域都有广泛的应用前景，如能源、环境、生物医学和电子器件等。
详细描述
在能源领域，纳米碳材料可用于制备高效能电池、超级电容器和太阳能电池等。在环境 领域，纳米碳材料可用于污水处理、空气净化和土壤修复等。在生物医学领域，纳米碳 材料可用于药物输送、生物成像和肿瘤治疗等。在电子器件领域，纳米碳材料可用于制
造高性能电子器件和光电器件等。
02
纳米碳材料的制备方法
化学气相沉积法
化学气相沉积法是一种常用的制备纳米 碳材料的方法，通过将气体反应物在一 定条件下进行化学反应，生成固态物质 并沉积在基底上形成纳米碳材料。
常用的气体反应物包括甲烷、乙炔、苯等烃 类物质，以及氨气、一氧化碳等非烃类物质 。
纳米碳材料可以作为传感器和探测器 的敏感元件，用于气体、温度、压力 等物理量的检测与控制。
05
纳米碳材料的未来发展 与挑战
提高制备效率与可控性
总结词
提高纳米碳材料的制备效率和可控性是未来发展的重要方向，有助于实现大规模生产和应用。
详细描述
目前纳米碳材料的制备方法主要包括化学气相沉积、物理气相沉积、溶胶-凝胶法等，但这些方法的效 率和可控性仍有待提高。未来需要研究新的制备技术，优化制备条件，实现高效、低成本、大规模的 纳米碳材料生产。
阈值电压和高发射电流密度使得电子能有效地从材料表面发射出来。
光学性质
吸收光谱
纳米碳材料具有宽的吸收光谱范 围，从紫外到可见光再到近红外 。这种特性使得它们在太阳能吸
收和光电器件中有广泛应用。
发光特性
一些纳米碳材料，如碳纳米点， 具有独特的荧光性质，这使得它们 在生物成像、显示技术和照明领域 有潜在的应用。
纳米碳材料的应用领域
总结词
纳米碳材料在许多领域都有广泛的应用前景，如能源、环境、生物医学和电子器件等。
详细描述
在能源领域，纳米碳材料可用于制备高效能电池、超级电容器和太阳能电池等。在环境 领域，纳米碳材料可用于污水处理、空气净化和土壤修复等。在生物医学领域，纳米碳 材料可用于药物输送、生物成像和肿瘤治疗等。在电子器件领域，纳米碳材料可用于制
造高性能电子器件和光电器件等。
02
纳米碳材料的制备方法
化学气相沉积法
化学气相沉积法是一种常用的制备纳米 碳材料的方法，通过将气体反应物在一 定条件下进行化学反应，生成固态物质 并沉积在基底上形成纳米碳材料。
常用的气体反应物包括甲烷、乙炔、苯等烃 类物质，以及氨气、一氧化碳等非烃类物质 。
【精品】碳纳米纤维剖析幻灯片
2.1 化学气相沉积法
3）气相流动催化法 气相流动催化法是直接加热催化剂前驱体，
使其以气体形式同烃类气体一起引入反应室， 经过不同温度区完成催化剂和烃类气体的分解， 分解的催化剂原子逐渐聚集成纳米级颗粒，热 解生成的碳在纳米级催化剂颗粒上析出碳纳米 纤维。由于从有机化合物分解出的催化剂颗粒 可分布在三维空间内，同时催化剂的挥发量可 直接控制，因此，其单位时间内产量大，并可 连续生产。
碳纳米纤维剖析
简介
碳纳米纤维（CarbonNanofibers简称CNFs）是由多层石墨片卷曲 而成的纤维状纳米炭材料，它的直径一般在10nm～500nm， 长度分布在 0.5μm～100μm，是介于纳米碳管和普通碳纤维之间的准一维碳材料，具 有较高的结晶取向度、较好的导电和导热性能。碳纳米纤维除了具有化学 气相沉积法生长的普通碳纤维低密度、高比模量、高比强度、高导电、热 稳定性等特性外，还具有缺陷数量少、长径比大、比表面积大、结构致密 等优点。它是一种高性能纤维，既具有碳材料的固有本征，又兼备纺织纤 维的柔软可加工性，是新一代军民两用新材料，已广泛用于航空航天、交 通、体育与休闲用品、医疗、机械、纺织等各领域
3.2 锂离子电池负极材料
锂离子电池
碳纳米纤维可以作为锂离子电池负极材料， 锂离子不仅可以嵌入到管内各管径和管芯，而 且可以嵌入到管间的缝隙中，从而为锂离子提 供了大量的嵌入空间，有利于提高锂离子电池 的充放电容量和电流密度。乔文明等用化学气 相沉积法制备的碳纳米纤维作为锂离子电池负 极材料初次嵌锂容量可达到533mAh/g，25次 循环后可逆容量保持在274mAh/g，循环效率 超过99%
3.1 储氢和催化领域的应用
碳纳米纤维具有高比表面积和吸附特性， 因此可以用来储存氢气，从研究的储氢数据看， 纳米碳纤维在室温储氢已具备应用前景。Baker 和Rodriguez小组用化学气相沉积法制备的纳 米碳纤维，在室温和10MPa压力下吸附量达到 2.08，以碳纤维中碳的充填率0.1g/cm3计算， 其体积吸附量超过200Kg/m3。此外，碳纳米 纤维具有分子级细孔，比表面积大，边缘碳原 子活性点多等优点，因此可以用来作为催化剂 和催化剂的载体
碳纤维PPT演示课件
15
航天飞机
16
（2）航空工业 用作主承力结构材料，如主翼、尾翼和机 体；次承力构件，如方向舵、起落架、副 翼、扰流板、发动机舱、整流罩及座板等，
此外还有C/C刹车片。
17
（3）交通运输
用作汽车传动轴、板簧、构架和刹车片等
制件；船舶和海洋工程用作制造渔船、鱼 雷快艇、快艇和巡逻艇，以及赛艇的桅杆、 航杆、壳体及划水浆；海底电缆、潜水艇、 雷达罩、深海油田的升降器和管道。
碳纤维构件 试验
22
碳纤维布加固修补结构技术是一种新型的 结构加固技术，它是利用树脂类粘结材料 将碳纤维布粘贴于混凝土表面，以达到对 结构及构件加固补强的目的。
23
碳纤维瓦
24
2007年5月10日，荷兰建成世界上最长的碳 纤维复合材料桥。该桥长24.5米，宽5米。
25
（6）其它工业 化工用的防腐泵、阀、槽、 罐；催化剂，吸附剂和密封制品等。生体 和医疗器材如人造骨骼、牙齿、韧带、X光 机的床板和胶卷盒。编织机用的剑竿头和 剑竿防静电刷。其它还有电磁屏蔽、电极 度、音响、减磨、储能及防静电等材料也 已获得广泛应用。
6
目前主要生产黏胶纤维的原料主要有木浆 型和棉浆型两种浆粕，俄罗斯和白俄罗斯 主要采用木浆型，我国主要采用棉浆型。 以黏胶丝为原料制碳纤维碳化得率只有 20～30％﹐这种碳纤维碱金属含量低﹐特 别适宜作烧蚀材料。
7
2.沥青基碳纤维
沥青基碳纤维分为两大类：一类是通用级， 由各向同性沥青制造纤维；另一类是高性能 级，由各向异性中间沥青制造纤维。以沥青 纤维为原料时﹐碳化得率高达 80～90％﹐ 成本最低﹐是正在发展的品种。
2
碳纤维概念
碳纤维是复合材料 碳纤维是一种纤维状碳材料。呈黑色，坚 硬，是一种强度比钢的大、密度比铝的小、 比不锈钢还耐腐蚀、比耐热钢还耐高温、 又能像铜那样导电，具有许多宝贵的电学、 热学和力学性能的新型材料。
航天飞机
16
（2）航空工业 用作主承力结构材料，如主翼、尾翼和机 体；次承力构件，如方向舵、起落架、副 翼、扰流板、发动机舱、整流罩及座板等，
此外还有C/C刹车片。
17
（3）交通运输
用作汽车传动轴、板簧、构架和刹车片等
制件；船舶和海洋工程用作制造渔船、鱼 雷快艇、快艇和巡逻艇，以及赛艇的桅杆、 航杆、壳体及划水浆；海底电缆、潜水艇、 雷达罩、深海油田的升降器和管道。
碳纤维构件 试验
22
碳纤维布加固修补结构技术是一种新型的 结构加固技术，它是利用树脂类粘结材料 将碳纤维布粘贴于混凝土表面，以达到对 结构及构件加固补强的目的。
23
碳纤维瓦
24
2007年5月10日，荷兰建成世界上最长的碳 纤维复合材料桥。该桥长24.5米，宽5米。
25
（6）其它工业 化工用的防腐泵、阀、槽、 罐；催化剂，吸附剂和密封制品等。生体 和医疗器材如人造骨骼、牙齿、韧带、X光 机的床板和胶卷盒。编织机用的剑竿头和 剑竿防静电刷。其它还有电磁屏蔽、电极 度、音响、减磨、储能及防静电等材料也 已获得广泛应用。
6
目前主要生产黏胶纤维的原料主要有木浆 型和棉浆型两种浆粕，俄罗斯和白俄罗斯 主要采用木浆型，我国主要采用棉浆型。 以黏胶丝为原料制碳纤维碳化得率只有 20～30％﹐这种碳纤维碱金属含量低﹐特 别适宜作烧蚀材料。
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2.沥青基碳纤维
沥青基碳纤维分为两大类：一类是通用级， 由各向同性沥青制造纤维；另一类是高性能 级，由各向异性中间沥青制造纤维。以沥青 纤维为原料时﹐碳化得率高达 80～90％﹐ 成本最低﹐是正在发展的品种。
2
碳纤维概念
碳纤维是复合材料 碳纤维是一种纤维状碳材料。呈黑色，坚 硬，是一种强度比钢的大、密度比铝的小、 比不锈钢还耐腐蚀、比耐热钢还耐高温、 又能像铜那样导电，具有许多宝贵的电学、 热学和力学性能的新型材料。
现代碳纤维材料科普PPT
科普介绍通用PPT
CONTENTS
01.
碳纤维简述
What is carbon fiber
02.
材料特性
Material properties
03.
发展历程
Development history
04.
碳纤维的用途
Manufacturing process
2
01
碳纤维简述
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3
什么是碳纤维
碳纤维指的是含碳量在90%以上的高强度高模量纤维。耐高温居所有化纤之首。用腈纶和粘胶纤维做原料，经高温氧化 碳化而成。是制造航天航空等高技术器材的优良材料。
4
碳纤维的优点
01.
碳纤维材料拉伸强度高、密度小。与以前的金 属材料相比，它具有质量轻、强度高、韧度高， 与塑料制品相比，强度是塑料制品的几十倍。
02
碳纤维增强的复合材料可用作飞机结构材料、电磁屏蔽除电材 料、人工韧带等身体代用材料以及用于制造火箭外壳、机动船、 工业机器人、汽车板簧和驱动轴等。 2022年12月7日消息，中国成功发射快舟十一号固体运载火箭， 全箭采用碳纤维复合材料。
17
Thank you for watching.
9
03
发展历程
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10
发展历程
40多年来，碳纤维经历的重大技术进展如下：
20世纪50年代初
1956年美国联合碳化物公司试制高模量黏胶基碳纤维成功，商品名“Thornel—25” 投放市场，同时开发了应力石墨化的技术，提高碳纤维的强度与模量。
CONTENTS
01.
碳纤维简述
What is carbon fiber
02.
材料特性
Material properties
03.
发展历程
Development history
04.
碳纤维的用途
Manufacturing process
2
01
碳纤维简述
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3
什么是碳纤维
碳纤维指的是含碳量在90%以上的高强度高模量纤维。耐高温居所有化纤之首。用腈纶和粘胶纤维做原料，经高温氧化 碳化而成。是制造航天航空等高技术器材的优良材料。
4
碳纤维的优点
01.
碳纤维材料拉伸强度高、密度小。与以前的金 属材料相比，它具有质量轻、强度高、韧度高， 与塑料制品相比，强度是塑料制品的几十倍。
02
碳纤维增强的复合材料可用作飞机结构材料、电磁屏蔽除电材 料、人工韧带等身体代用材料以及用于制造火箭外壳、机动船、 工业机器人、汽车板簧和驱动轴等。 2022年12月7日消息，中国成功发射快舟十一号固体运载火箭， 全箭采用碳纤维复合材料。
17
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03
发展历程
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10
发展历程
40多年来，碳纤维经历的重大技术进展如下：
20世纪50年代初
1956年美国联合碳化物公司试制高模量黏胶基碳纤维成功，商品名“Thornel—25” 投放市场，同时开发了应力石墨化的技术，提高碳纤维的强度与模量。
碳纤维材料ppt课件
3
碳纤维材料
化学性质
4
碳纤维是一种纤维状的碳素材料。我们知
道碳素材料是化学性能稳定性极好的物质之一。
化
碳纤维的化学性质与碳相似，它除能被强氧化
学
剂氧化外，对一般碱性是惰性的。在空气中温
性 质
度高于400℃时则出现明显的氧化，生成CO与 CO2。碳纤维对一般的有机溶剂、酸、碱都具 有良好的耐腐蚀性，不溶不胀，耐蚀性出类拔
3、真空袋热压法。在模具山叠层，并覆上耐热薄膜，利用柔软的口袋 向叠层施加压力，并在热压灌中固化。
4、缠绕成型法。将碳纤维单丝缠绕在碳纤维轴上，特别适用于制作圆 柱体和空心器皿。
5、挤拉成型法。先将碳纤维完全浸润，通过挤拉除去树脂和空气，然 后在炉子里固化成型。这种方法简单，适用于制备棒状、管状零件。
第二、预氧化（聚丙烯腈纤维200到300℃）、不融化（沥青200到400℃）或热处理 （粘胶纤维240℃），以得到耐热和不熔的纤维，酚醛基碳纤维无此工序。
23
第三、碳化，其温度为：聚丙烯腈纤维1000到1500℃，沥青1500到1700℃，粘胶 纤维400到2000℃。 第四、石墨化，聚丙烯腈纤维为2500到3000℃，沥青2500到2800℃，粘胶纤维 3000到3200℃。 第五、表面处理，进行气相或液相氧化等，赋予纤维化学活性，以增大对树脂的亲 和性。 第六、上浆处理，防止纤维损伤，提高与树脂母体的亲和性。所得纤维具有各种不 同的断面结构。
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。
9
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。
碳纤维材料
化学性质
4
碳纤维是一种纤维状的碳素材料。我们知
道碳素材料是化学性能稳定性极好的物质之一。
化
碳纤维的化学性质与碳相似，它除能被强氧化
学
剂氧化外，对一般碱性是惰性的。在空气中温
性 质
度高于400℃时则出现明显的氧化，生成CO与 CO2。碳纤维对一般的有机溶剂、酸、碱都具 有良好的耐腐蚀性，不溶不胀，耐蚀性出类拔
3、真空袋热压法。在模具山叠层，并覆上耐热薄膜，利用柔软的口袋 向叠层施加压力，并在热压灌中固化。
4、缠绕成型法。将碳纤维单丝缠绕在碳纤维轴上，特别适用于制作圆 柱体和空心器皿。
5、挤拉成型法。先将碳纤维完全浸润，通过挤拉除去树脂和空气，然 后在炉子里固化成型。这种方法简单，适用于制备棒状、管状零件。
第二、预氧化（聚丙烯腈纤维200到300℃）、不融化（沥青200到400℃）或热处理 （粘胶纤维240℃），以得到耐热和不熔的纤维，酚醛基碳纤维无此工序。
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第三、碳化，其温度为：聚丙烯腈纤维1000到1500℃，沥青1500到1700℃，粘胶 纤维400到2000℃。 第四、石墨化，聚丙烯腈纤维为2500到3000℃，沥青2500到2800℃，粘胶纤维 3000到3200℃。 第五、表面处理，进行气相或液相氧化等，赋予纤维化学活性，以增大对树脂的亲 和性。 第六、上浆处理，防止纤维损伤，提高与树脂母体的亲和性。所得纤维具有各种不 同的断面结构。
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。
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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。
《纳米碳材料》课件
《纳米碳材料》PPT课件
纳米碳材料被认为是21世纪最具变革性的新材料之一，本课件将介绍它的制 备、特性、应用和前景。
概述
1 什么是纳米碳材料
纳米碳材料是指尺寸在1-100纳米范围内的碳材料，具有独特的物理、化学和电学性质。
2 纳米碳材料的特点
具有高比表面积、超强机械强度、导电性和导热性等特点，具有广泛的应用前景。
3 纳米碳材料的分类
包括碳纳米管、石墨烯、纳米金刚石等。
制备方法
化学气相沉积法
是将气态前驱体引入反应器中， 在高温高压下热解，生成纳米碳 材料。
碳化物还原法
溶胶-凝胶法
是把碳化物和还原剂一起加热， 通过热还原反应制备纳剂中，制备胶体，后经过热处 理形成纳米碳材料。
纳米碳材料的前景
1
潜在的商业应用
在能源、环境、医疗、电子等领域都有巨大的商业价值。
2
纳米碳材料的发展趋势
随着技术的发展，纳米碳材料的制备技术和应用领域也会得到不断拓展。
3
面临的挑战
纳米碳材料的大规模制备、生产成本和环境污染等问题，需要寻求解决方案。
总结
纳米碳材料的意义
纳米碳材料具有独特的物理、 化学和电学性质，是一种全新 的材料。
纳米碳材料的突破
纳米碳材料在能源、医疗等领 域的应用，将给人类生活带来 诸多改变。
纳米碳材料的展望
纳米碳材料有着巨大的应用前 景，同时也需要呼吁更多的关 注和研究。
应用领域
纳米电池
纳米碳材料作为电极材料，可用于制备高性能 锂离子电池。
气凝胶超级电容器
纳米碳材料制备的气凝胶，可制备超级电电容 器，具有高效能、长寿命和快速响应等特点。
碳纳米管传感器
纳米碳材料作为传感器材料，可应用于检测气 体、药品和生物分子等。
纳米碳材料被认为是21世纪最具变革性的新材料之一，本课件将介绍它的制 备、特性、应用和前景。
概述
1 什么是纳米碳材料
纳米碳材料是指尺寸在1-100纳米范围内的碳材料，具有独特的物理、化学和电学性质。
2 纳米碳材料的特点
具有高比表面积、超强机械强度、导电性和导热性等特点，具有广泛的应用前景。
3 纳米碳材料的分类
包括碳纳米管、石墨烯、纳米金刚石等。
制备方法
化学气相沉积法
是将气态前驱体引入反应器中， 在高温高压下热解，生成纳米碳 材料。
碳化物还原法
溶胶-凝胶法
是把碳化物和还原剂一起加热， 通过热还原反应制备纳剂中，制备胶体，后经过热处 理形成纳米碳材料。
纳米碳材料的前景
1
潜在的商业应用
在能源、环境、医疗、电子等领域都有巨大的商业价值。
2
纳米碳材料的发展趋势
随着技术的发展，纳米碳材料的制备技术和应用领域也会得到不断拓展。
3
面临的挑战
纳米碳材料的大规模制备、生产成本和环境污染等问题，需要寻求解决方案。
总结
纳米碳材料的意义
纳米碳材料具有独特的物理、 化学和电学性质，是一种全新 的材料。
纳米碳材料的突破
纳米碳材料在能源、医疗等领 域的应用，将给人类生活带来 诸多改变。
纳米碳材料的展望
纳米碳材料有着巨大的应用前 景，同时也需要呼吁更多的关 注和研究。
应用领域
纳米电池
纳米碳材料作为电极材料，可用于制备高性能 锂离子电池。
气凝胶超级电容器
纳米碳材料制备的气凝胶，可制备超级电电容 器，具有高效能、长寿命和快速响应等特点。
碳纳米管传感器
纳米碳材料作为传感器材料，可应用于检测气 体、药品和生物分子等。
《碳纤维简介》课件
飞机机翼
碳纤维的轻质和高强度使之成为 制造飞机机翼的理想材料。
宇宙飞船
碳纤维在宇宙飞船的外层和结构 中得到广泛应用，减轻质量并提 高稳定性。
直升机旋翼
碳纤维制造的旋翼具有更好的刚 性和减震能力，提高飞行性能。
碳纤维在汽车工业中的应用
车身结构
碳纤维车身结构的使用可以 减轻汽车重量，提高燃油效 率。
车轮和刹车盘
《碳纤维简介》PPT课件
碳纤维是一种轻质高强度的复合材料，具有优异的性能和广泛的应用领域。
碳纤维的定义和特点
1 高强度
碳纤维比钢材还要强，重量却只有它的四分 之一。
2 低密度
碳纤维具有轻质的特性，有助于减轻结构的 重量。
3 耐腐蚀
碳纤维不受化学腐蚀的影响，能够在恶劣环 境下使用。
4 导电性
碳纤维具有优异的导电性，适用于电子和航 空领域。
碳纤维的优势和局限性
优势
• 轻质高强度 • 耐腐蚀 • 导电性
局限性
• 昂贵的制造成本 • 易受划伤和冲击 • 纤维制造技术仍有限
结论和展望
碳纤维作为一种重要的先进材料，具有广阔的应用前景。随着制造工艺的不 断改进和成本的降低，碳纤维将在更多领域得到应用。
碳纤维制造的车轮和刹车盘 具有卓越的耐用性和高温稳 定性。
内部装饰
碳纤维内饰件增添了汽车的 豪华感和现代感。
碳纤维在体育器材领域的应用
1 高尔夫球杆
碳纤维材质的高尔夫球杆具有更好的挥杆体验和更高的击球距离。
2 自行车车架
碳纤维自行车车架具有更好的刚性和轻量化的特点，提高了骑行体验。
3 网球拍
碳纤维网球拍具有更高的稳定性和挥动速度，提高了球员的竞技水平。
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碳纳米纤维
1
目录
何为碳纳米纤维
制备方法及其物相分析 应用领域及其优点 不足之处及其改进的方法
2
碳纳米纤维
• 碳纳米纤维(Carbon Nanofibers简称CNFs) 是由多层石墨 片卷曲 而成的纤维状纳米炭 材料，它的直径一般 在10nm 至500nm，长 度分布在0.5m～100m， 是介于纳米碳管和普 通碳纤维之间的准一 维碳材料，具有较高 的结晶取向度、较好 的导电和导热性能。
• 3、量子尺寸效应 当粒子尺寸小到一定时，费米能级附近的电子能级 由准连续变为离散能级，此时，原为导体的物质有可能变为绝缘体， 反之，绝缘体有可能变为超导体。
• 4、宏观量子的阳隧道效应 隧道效应是指微小粒子在一定情况下能穿 过物体，就像里面有了隧道一样可广，如将纳米纤维植入织物表 面，可形成一层稳定的气体薄膜，制成双疏性界 面织物，既可防水，又可防油、防污；用纳米纤 维制成的高级防护服，其织物多孔且有膜，不仅 能使空气透过，具可呼吸性，还能挡风和过滤微 细粒子，对气溶胶有阻挡性，可防生化武器及有 毒物质。此外，纳米纤维还可用于化工、医药等 产品的提纯、过滤等。
10
碳纳米纤维复合 隔音材料
x型碳纳米增强 碳纤维预浸料.
11
碳纳米纤维的不足之处及其改进
• 不足之处：.由于碳纳米比较小，无法单独形成比 较大的碳纳米，必须就要一个基体，这样能就导 致了碳纳米纤维的含量就会下降，不能发挥其 100%的功效。
• 改进：选用可以降解的材料作为基体材料，这样 能够在合成之后利用光、电、辐射等方法将基体 材料除去，获得纯度更高的碳纳米。
过渡金属)，根据催化剂的催化活性选择适当的反应温度，高温下通 入烃类气体热解，使之分解并析出碳纳米纤维。
基体法可以制备出高纯碳纳米纤维，但制备纳米级催化剂颗粒困难， 一般颗粒直径较大，较难制备细直径的碳纳米纤维。
5
制备流程
6
成品图样
采用纳米碳纤维模 板法制备得到固化 在SiO2纤维上的纤 维状纳米锰酸镧 (LaMnO3)材料。
3
碳纳米纤维 制备方法
制备方法
基体法
化学气相沉积 法
喷淋法
固相合成法
等离子化学气 相沉积法
静电纺丝法
4
化学气相沉积法 （CVD法）
• 化学气相沉积法根据使用催化剂的分散状态和种类不同可以分为 基体法、喷淋法、气相流动催化剂法和等离子化学气相沉积法
• 基体法： 在陶瓷或石墨基体上均匀散布纳米催化剂颗粒(多为Fe、Co、Ni等
12
The end,thank you!
以上纯属个人意见见解，如有雷同，纯 属巧合
13
7
物相分析
• 扫描电镜
SEM检测
8
碳纳米纤维的特点
• 纳米纤维到底有何特点，多数材料小到以纳米论长短时，其本身的物 理和化学性能将有所改变，主要表现在：
• 1、表面效应 粒子尺寸越小，表面积越大，由于表面粒子缺少相邻原 子的配位，因而表面能增大极不稳定，易于其他原子结合，显出较强 的活性。
• 2、小尺寸效应 当微粒的尺寸小到与光波的波长、传导电子的德布罗 意波长和超导态的相干长度透射深度近似或更小时，其周期性的边界 条件将被破坏，粒子的声、光、电磁、热力学性质将会改变，如熔点 降低、分色变色、吸收紫外线、屏蔽电磁波等。
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目录
何为碳纳米纤维
制备方法及其物相分析 应用领域及其优点 不足之处及其改进的方法
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碳纳米纤维
• 碳纳米纤维(Carbon Nanofibers简称CNFs) 是由多层石墨 片卷曲 而成的纤维状纳米炭 材料，它的直径一般 在10nm 至500nm，长 度分布在0.5m～100m， 是介于纳米碳管和普 通碳纤维之间的准一 维碳材料，具有较高 的结晶取向度、较好 的导电和导热性能。
• 3、量子尺寸效应 当粒子尺寸小到一定时，费米能级附近的电子能级 由准连续变为离散能级，此时，原为导体的物质有可能变为绝缘体， 反之，绝缘体有可能变为超导体。
• 4、宏观量子的阳隧道效应 隧道效应是指微小粒子在一定情况下能穿 过物体，就像里面有了隧道一样可广，如将纳米纤维植入织物表 面，可形成一层稳定的气体薄膜，制成双疏性界 面织物，既可防水，又可防油、防污；用纳米纤 维制成的高级防护服，其织物多孔且有膜，不仅 能使空气透过，具可呼吸性，还能挡风和过滤微 细粒子，对气溶胶有阻挡性，可防生化武器及有 毒物质。此外，纳米纤维还可用于化工、医药等 产品的提纯、过滤等。
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碳纳米纤维复合 隔音材料
x型碳纳米增强 碳纤维预浸料.
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碳纳米纤维的不足之处及其改进
• 不足之处：.由于碳纳米比较小，无法单独形成比 较大的碳纳米，必须就要一个基体，这样能就导 致了碳纳米纤维的含量就会下降，不能发挥其 100%的功效。
• 改进：选用可以降解的材料作为基体材料，这样 能够在合成之后利用光、电、辐射等方法将基体 材料除去，获得纯度更高的碳纳米。
过渡金属)，根据催化剂的催化活性选择适当的反应温度，高温下通 入烃类气体热解，使之分解并析出碳纳米纤维。
基体法可以制备出高纯碳纳米纤维，但制备纳米级催化剂颗粒困难， 一般颗粒直径较大，较难制备细直径的碳纳米纤维。
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制备流程
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成品图样
采用纳米碳纤维模 板法制备得到固化 在SiO2纤维上的纤 维状纳米锰酸镧 (LaMnO3)材料。
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碳纳米纤维 制备方法
制备方法
基体法
化学气相沉积 法
喷淋法
固相合成法
等离子化学气 相沉积法
静电纺丝法
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化学气相沉积法 （CVD法）
• 化学气相沉积法根据使用催化剂的分散状态和种类不同可以分为 基体法、喷淋法、气相流动催化剂法和等离子化学气相沉积法
• 基体法： 在陶瓷或石墨基体上均匀散布纳米催化剂颗粒(多为Fe、Co、Ni等
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The end,thank you!
以上纯属个人意见见解，如有雷同，纯 属巧合
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物相分析
• 扫描电镜
SEM检测
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碳纳米纤维的特点
• 纳米纤维到底有何特点，多数材料小到以纳米论长短时，其本身的物 理和化学性能将有所改变，主要表现在：
• 1、表面效应 粒子尺寸越小，表面积越大，由于表面粒子缺少相邻原 子的配位，因而表面能增大极不稳定，易于其他原子结合，显出较强 的活性。
• 2、小尺寸效应 当微粒的尺寸小到与光波的波长、传导电子的德布罗 意波长和超导态的相干长度透射深度近似或更小时，其周期性的边界 条件将被破坏，粒子的声、光、电磁、热力学性质将会改变，如熔点 降低、分色变色、吸收紫外线、屏蔽电磁波等。