热解碳

摘要： 碳化硅纳米线具有优异的电磁吸收性能,三维网络结构可以更好地使电磁波在空间内被多次反射和吸收。通过抽滤的方法制备得到体积分数20%交错排列的碳化硅纳米线网络预制体。然后采用化学气相渗透工艺制备热解炭界面和碳化硅基体,并通过化学气相渗透和前驱体浸渍热解工艺得到致密的SiCNWs/SiC陶瓷基复合材料。甲烷和三氯甲基硅烷分别是热解炭和碳化硅的前驱体,随着热解碳质量分数从21.3%增加到29.5%,多孔SiCNWs预制体电磁屏蔽效率均值在8~12GHz(X)波段从9.2d B增加到64.1d B。质量增重13%的热解碳界面修饰的SiCNWs/SiC陶瓷基复合材料在X波段平均电磁屏蔽效率达到37.8 d B电磁屏蔽性能。结果显示,SiCNWs/SiC陶瓷基复合材料在新一代军事电磁屏蔽材料中具有潜在应用前景。

摘要： 由郑州轻工业大学申请的专利(公布号CN 114045523A,公布日期2022-02-15)“一种废旧轮胎热解碳催化剂、制备方法及应用”,公开了一种废旧轮胎热解碳催化剂、制备方法及应用,以破碎后的废旧轮胎颗粒为原料与氯化铵充分混合,然后在惰性气氛下进行程序升温热处理,再经氯化氢-氟化氢混酸处理和二次热处理后制得热解碳催化剂。

摘要： C/C复合材料因具有密度低、高温力学性能保持率高等一系列优异性能,成为航空航天等领域热端部件极佳的热结构候选材料,但因热解碳基体的脆性特征及单一微米尺度碳纤维不能有效增强尖锐薄壁区域,常规C/C复合材料无法满足尖锐薄壁构件的使用需求.本文综述了纳米管/线增强C/C复合材料的制备方法及其对材料结构和性能方面的影响,概述了引入碳纳米管(CNTs)和碳化硅纳米线(SiCNWs)、碳化铪纳米线(HfCNWs)等纳米材料对改善C/C复合材料力学、抗烧蚀性能影响以及不同纳米增强体对复合材料的增韧机制和抗烧蚀机理.针对目前引入纳米增强体成分、方法以及测试性能单一等不足,提出在这些研究基础上进一步完善和创新工艺技术,并进行合理的组元和结构设计,深入研究多尺度强韧化C/C复合材料的高温力学性能及其增韧机制.

摘要： 高性能自润滑复合材料有助于提高零件的使用寿命,减少维护次数,对先进制造业至关重要。为了开发新型复合材料,文中采用化学气相渗透法(CVI)和真空浸渍固化工艺制备了热解碳改性碳纤维立体织物增强聚酰亚胺复合材料(PI-C/CF)。该复合材料具有良好的热力学性能,其初始分解温度为400°C以上,形变温度在380°C以上,并且在380°C的强度保持率在68%以上。此外,PI-C/CF还具有优异的自润滑性能和出色的抗磨损性能,在室温(RT)其平均摩擦系数为0.051,体积磨损率为6.125×10^(-14) m^(3)/(N·m);在RT~380°C范围内,复合材料的体积磨损率为7.24×10^(-14) m^(3)/(N·m)。最后,通过研究PI-C/CF材料的抗氧老化性能和减磨耐磨机理,发现热解碳对碳毡的改性以及热解碳与聚酰亚胺的协同作用是其具有耐高温和自润滑性能的关键。

摘要： 采用热解碳(PyC)原位改性碳纤维(CF),制备改性碳纤维增强聚酰亚胺树脂复合材料(PI-C/Cf)。采用热重分析、静态热氧老化等手段表征材料的耐热性能。发现该方法能显著提升复合材料的耐热性能,材料初始分解温度达到了540°C,结合复合材料的高温磨损试验,发现该材料在450°C的磨损率低于1×10-6 m^(3)/mm,具有较好的高温抗磨损性能,是一种新型的高温抗磨复合材料。在此基础上,结合PI-C/Cf复合材料的微观形貌和元素分布,研究了材料的耐高温、抗磨损机理。

摘要： C/C复合材料因其特异性能在航空航天、武器装备等领域得到了广泛应用.但其制备过程中致密化周期很长导致成本居高不下,限制了C/C复合材料在众多领域的应用.采用定向气流温度梯度气相渗透(TG-CVI)快速致密化方法制备盘状C/C复合材料,并对其致密化行为和致密化工艺进行研究.结果表明:定向气流TG-CVI法能有效抑制气相沉积过程中C/C复合材料表面"结壳"现象,实现盘状C/C复合材料的逐层快速致密化,是制备盘状C/C复合材料较为理想的工艺.在1080°C下,只需沉积67 h,C/C复合材料的密度就可达到1.8 g/cm3,热解碳结构全部为粗糙层结构(RL).

摘要： 轻质、高强以及缺陷不敏感的热解碳纳米点阵清华大学航天航空学院李晓雁课题组与浙江大学及美国布朗大学、加州理工学院合作,制备实现了同时具有超轻、高强度、大变形、缺陷不敏感的热解碳纳米点阵。研究论文发表于《美国国家科学院院刊》(PNAS)。研究团队制备出了同时具有超轻、高强、大变形和缺陷不敏感的微纳米力学超材料。

摘要： Silicon carbide matrix composites are composed of fibers, matrices and their interphases. The interphase, which connects the fiber and the matrix, has a significant impact on the performance of the composites. The most commonly used interphases are pyrolytic carbon and boron nitride. The preparation technology of pyrolytic carbon is relatively mature, but its long term use under high temperature oxidizing atmosphere is limited since it is prone to get oxidation when the temperature is above 400°C. The preparation technology of boron nitride has developed very rapidly in recent years and various new kinds of raw materials and preparation techniques have emerged. In terms of evaluation methods of the interphase, although it is very important to optimize the performance of the composites, the major problems are the difficulty in sample preparation and data dispersity. In this paper, the role of the interphase in silicon carbide matrix composites, common kinds of the interphases and their preparation technologies, the evaluation methods, and the future development trends of the interphases have been discussed comprehensively. There is a great space for further research on the development of new precursors, the development of new preparation techniques and the improvement of the utilization rate of raw materials. The further development of material properties and the design of multi-layer interfacial layer are the future trends. This paper has certain reference value for the development in the field.%碳化硅陶瓷基复合材料的常用界面层为热解碳界面层与BN界面层,热解碳界面层的制备技术已经相对成熟,但由于在高于400°C时易发生氧化而限制了其在高温氧化性气氛下的长时间使用;BN界面层的制备技术近年得到了快速发展,并且新型原材料及新型制备工艺层出不穷;界面层评价技术方面,尽管其对复合材料性能优化具有重要意义,但是目前存在样品制备困难及数据分散度大的难题.针对界面层在碳化硅陶瓷基复合材料中的作用、常见的界面层类型、界面层的制备方法、界面层的评价方法及界面层的发展趋势进行了综合阐述.认为在开发新型前驱体、开发新型制备工艺、提高原材料利用率方面,界面层研究有着广阔的发展空间,进一步提高材料性能及多层界面层设计是其未来发展趋势.对国内该领域的发展有一定的参考价值.

摘要： 采用Raman光谱对碳/碳复合材料碳纤维束内沥青碳和粗糙层热解碳的微观结构进行了表征,利用纳米压痕技术对沥青碳和粗糙层热解碳的弹性模量和硬度进行了测试,结合Weibull分布函数对沥青碳和粗糙层热解碳的弹性模量和硬度进行统计分析.沥青碳的石墨微晶长度较大,为7.01±0.63nm;粗糙层热解碳的石墨微晶较小,为5.89±0.09nm.沥青碳和粗糙层热解碳的弹性模量平均值分别为14.92±2.02GPa和12.87±1.35GPa;硬度的平均值分别为0.64±0.14GPa和0.67±0.17GPa.沥青碳和粗糙层热解碳的弹性模量的Weibull分布模数分别为8.60和9.18,弹性模量的特征值分别为15.63GPa和13.40GPa.沥青碳和粗糙层热解碳的纳米压痕行为的差异主要是由两种微观结构中微晶的完整性、择优取向性的差异引起的.

摘要： 通过对化学气相沉积温度的控制，分别得到光滑层及粗糙层两种不同结构的热解炭。利用高分辨率透射电子显微镜、X射线衍射仪等分析手段，对热解炭在2500°C高温处理后其晶体结构的变化进行了分析对比并分析了其原因。结果表明，所得到的光滑层热解炭经高温处理后其层间距d002由0.3559nm变为0.3442nm，炭微晶厚度Lc由4.2nm变为14.8nm。而粗糙层热解碳经高温处理后其层间距d002由0.3446nm变为0.3368nm，炭微晶厚度Lc由6.3nm变为24.0nm，接近石墨晶体结构，说明粗糙层热解碳比光滑层热解碳具有更易石墨化的多晶碳结构。得到光滑层热解炭的原因是由于在反应过程中脱氢及加乙炔基团时在炭层中形成五环基、空穴及其他缺陷。

摘要： 在注银热解碳具有明显抗菌性研究基础上,本文通过细胞毒性、溶血和血小板黏附试验综合评价了注银热解碳的生物相容性.银离子注入的能量为70keV,剂量分别为5×1014、1×1016、5×1018ions/cm2.实验结果表明注银热解碳的细胞毒性为0、1级,基本上无毒性;而不注银的热解碳、注入剂量分别为5×1014、1×1016的热解碳的溶血率＜5﹪,符合生物医学材料的标准;血小板黏附随着注银剂量的增大有增加的趋势.说明注银热解碳不仅具有抗茵性而且是一种无毒的生物材料.

摘要： 本文利用分子动力学(MD)模拟方法研究了化学气相渗透(CVI)工艺制造的碳纤维/热解碳/碳化硅(Cf/PyC/SiC)陶瓷复合材料中PyC/SiC界面的力学性能.基于文献中的显微观测结果,建立了较为真实的PyC/SiC界面的MD模型,并获得了完美的PyC/SiC界面的法向拉伸力学响应和切向剪切力学响应.在此基础上,进一步研究了界面附近PyC区域内存在的微裂纹对界面力学性能的影响规律.

摘要： 以整体毡为增强体,丙烯和糠酮树脂为前驱体,采用分区CVI法和树脂浸渍/固化、炭化相结合的工艺制备了厚壁C/C复合材料,用CT机和偏光显微镜观察了材料的微观结构,并进行了热力学性能测试,结果与热梯度CVI法进行了对比。研究结果表明:分区CVI法制备的热解碳为光滑层结构,整体密度均匀,与热梯度CVI工艺相比,总CVI增密效率提高了近一半,特别是沉积后期,表现出明显的优势。同时,轴向压缩强度提高了28.5％；径向压缩强度提高了33.6％。线胀系数相当。通过研究认为,分区CVI法能很好的提高材料的增密效率和增密均匀性,降低成本,且材料最终具有优异的热力学性能。

摘要： 本文选择整体针刺毡为预制体,致密化工艺采用气相沉积(CVD),以天然气和丙烷的混合气体为原料,制备C/C刹车盘.其热解碳以粗糙体为主,摩擦曲线平稳,没有湿态衰减,沉积时间短.

摘要： 为改善天然石墨的性能,通过浸渍的方法在石墨的表面上包覆不同厚度的聚硅氧烷,然后在Ar气保护小于800°C炭化3h制得改性石墨材料.应用电子扫描显微镜(SEM)及恒电流充放电技术研究改性石墨材料的表面物理形态及在不同电流密度下的充放电性能.结果表明包覆在石墨表面的聚硅氧烷热解碳提高了复合材料的可逆容量,减少了在首次锂嵌入过程中所发生的不可逆反应,有效抑制了石墨在循环过程中发生的层状剥落,同时改善了锂离子嵌入的动力学过程,提高了大电流性能.

摘要： 本文采用快速化学液相气化渗透法制备了2D-C/C复合材料;观察了沉积过程中,预制体内部已沉积C/C复合材料截面轮廓的变化;解释了不同沉积阶段致密化区域分布特征的变化规律;分析了化学液相气化渗透过程中热解碳的沉积特征.研究发现:随着沉积的进行,已沉积区域的外侧面始终以一种类似圆弧层的形式逐渐向外侧推进,已沉积区域的截面轮廓形状由"月牙形"逐渐变为"面包"形;纤维表面热解碳涂层不断增厚,且沉积温度越高,纤维表面涂层增厚越快.

摘要： 该文分析了采用限域变强制流动CVI工艺制备C/C复合材料的组织及力学性能特点，结合C/C复合材料的组织形成规律和组织对性能的影响规律，详细研究了在同一工艺条件下所 获得的具有不同组织和不同力学性能的C/C复合材料的力学性能及组织分布规律。从微观组 织结构的角度对力学性能的变化规律给予解释。

摘要： 本发明涉及煤化工领域，具体而言涉及一种碳物质热解方法及碳物质振动热解塔。碳物质振动热解塔包括：机壳、至少五个振动床、加热温度可调的辐射管；机壳的内部与外部空气隔绝；至少五个振动床在机壳内自上至下，呈之字型排列；每个振动床均设置有下料口；每个振动床的上方均设置有辐射管；辐射管由上至下加热温度递增；其中，最下层的辐射管的加热温度为600°C-750°C。令碳物质在振动塔的多层振动床上由上至下滚动下落；通过每一层振动床上设置的辐射管加热，使得碳物质在滚动下落过程中逐渐从常温升温至600°C～750°C，避免了在煤炭进行热解的过程中挥发份同时大量析出，从而解决背景技术中所提到的由褐煤爆裂破碎产生的各种问题。

摘要： 本发明涉及一种固体含碳物料热解系统，包括：循环流化床炉膛，固体热载体以流态化在炉膛内流动；热解通道，颗粒状的含挥发分的固体含碳物料从上部加入，利用重力自上而下以流态化状态通过所述热解通道，并发生热解反应，其中：所述热解通道穿过炉膛设置，所述热解通道的上端与所述热解通道的下端均位于所述炉膛的外部；所述热解通道与炉膛通过导热间壁分隔开、且所述固体热载体与所述热解通道内的固体含碳物料通过所述导热间壁换热，固体含碳物料被加热、发生热解反应。本发明还涉及固体含碳物料热解方法。

摘要： 本发明涉及一种固体含碳物料热解用热交换装置，包括：固体热载体通道，固体热载体利用从所述固体热载体通道下部通入的流化气体以流态化状态在所述固体热载体通道内流动；热解通道，颗粒状的含挥发分的固体含碳物料从上部加入，利用重力自上而下以流态化状态通过所述热解通道，并发生热解反应；其中，所述热解通道与固体热载体通道通过导热间壁分隔开、且所述固体热载体与所述热解通道内的固体含碳物料通过所述导热间壁换热，固体含碳物料被加热、发生热解反应。本发明还涉及一种固体含碳物料热解方法。

摘要： 本发明涉及煤化工领域，具体而言涉及一种碳物质热解方法及碳物质振动热解塔。碳物质振动热解塔包括：机壳、至少五个振动床、加热温度可调的辐射管；机壳的内部与外部空气隔绝；至少五个振动床在机壳内自上至下，呈之字型排列；每个振动床均设置有下料口；每个振动床的上方均设置有辐射管；辐射管由上至下加热温度递增；其中，最下层的辐射管的加热温度为600°C-750°C。令碳物质在振动塔的多层振动床上由上至下滚动下落；通过每一层振动床上设置的辐射管加热，使得碳物质在滚动下落过程中逐渐从常温升温至600°C～750°C，避免了在煤炭进行热解的过程中挥发份同时大量析出，从而解决背景技术中所提到的由褐煤爆裂破碎产生的各种问题。

摘要： 本发明提供了一种碳质原料的热解装置和热解系统及热解方法，包括反应器本体，收集段，所述反应器本体自上而下包括连通的进料段，热解段以及收集部分段，所述进料段自上而下包括进料口、固定于反应器本体内壁的锥形分散器和布料板和热解油气出口，所述热解油气出口设置于反应器本体的侧壁，所述热解段包括设置于反应器本体内部的多层纵横交错排布的换热管，所述收集段固定于反应本体的底部。通过采用本发明的热解反应装置，提高了反应装置内的反应物料通量，降低颗粒破碎程度和粉尘量，降低处理成本。

摘要： 本发明涉及一种固体含碳物料热解系统，包括：循环流化床炉膛，固体热载体以流态化在炉膛内流动；热解通道，颗粒状的含挥发分的固体含碳物料从上部加入，利用重力自上而下以流态化状态通过所述热解通道，并发生热解反应，其中：所述热解通道穿过炉膛设置，所述热解通道的上端与所述热解通道的下端均位于所述炉膛的外部；所述热解通道与炉膛通过导热间壁分隔开、且所述固体热载体与所述热解通道内的固体含碳物料通过所述导热间壁换热，固体含碳物料被加热、发生热解反应。本发明还涉及固体含碳物料热解方法。

摘要： 本发明涉及煤热解领域，公开了一种煤与粘性含碳物料的共热解方法和热解反应系统，该方法包括：(1)将干煤与粘性含碳物料进行第一混合，得到热解原料；(2)将所述热解原料与固体热载体进行第二混合，使所得混合物达到热解温度，并进行热解反应，得到热解气和半焦固体；(3)将至少部分所述半焦进行加热以作为固体热载体；第二混合在热解预混器中进行，热解预混器包括设置在密闭混料槽内的预混螺旋输送机，预混螺旋输送机将热解原料和固体热载体混合并从另一端的出料口输出所得混合物。通过采用本发明的方法，能够使得煤与粘性含碳物料在不堵塞设备下，成功地输送至热解器中进行共热解，从而实现对低阶煤与粘性含碳物料的充分利用。

摘要： 本发明公开了一种生物质及含碳有机废弃物热解回转炉，包括筒形的壳体，所述壳体外壁连接有支撑机构和传动机构，所述壳体两端分别通过气封式双密封组件转动连接于炉头盖板和炉尾盖板，所述壳体内腔炉头侧设置有烟气集气室，炉尾侧设置有燃烧室，所述烟气集气室和燃烧室之间通过火管连通；所述烟气集气室通过烟气排气管延伸至炉头盖板外，所述燃烧室连接有延伸至炉尾盖板外的烧嘴，所述炉头盖板上连接有连通壳体内腔的喂料口，所述炉尾盖板上连接有分别连通壳体内腔的热解气出口管和卸炭口。通过气封式双密封组件实现炉头盖板和炉尾盖板与壳体内腔和大气之间的密封，通过自热内燃火管加热方式对物料进行加热，本发明可用于新建回转炉，更适用于对闲置回转窑的改造。

摘要： 本发明公开了一种碳质材料热解装置、含该热解装置的热解系统、和热解碳质材料的方法。所述热解装置包括：热解炉，碳质材料在其中进行热解；和从热解炉上部或顶部延伸到下部或底部的物料分布器，当所述碳质材料和固体热载体的混合物自上而下移动时，所述物料分布器使所述混合物沿热解炉的径向均匀分布。所述物料分布器包括：多个叶片和/或锥状物，所述叶片和/或锥状物交替对称分布在所述热解炉的内部空间中，从而自上而下形成多个在纵向上间隔一定距离，在水平方向上相互交错的布料层。本发明热解装置可使碳质材料和固体热载体实现更加均匀的混合和/或分布，从而有效防止了碳质材料和固体热载体混合物的分层或偏析，使得传热更加均匀。

摘要： 本发明公开了一种碳质材料热解装置、含该热解装置的热解系统、和热解碳质材料的方法。所述热解装置包括：热解炉，碳质材料在其中进行热解；和从热解炉上部或顶部延伸到下部或底部的物料分布器，当所述碳质材料和固体热载体的混合物自上而下移动时，所述物料分布器使所述混合物沿热解炉的径向均匀分布。所述物料分布器包括：多个叶片和/或锥状物，所述叶片和/或锥状物交替对称分布在所述热解炉的内部空间中，从而自上而下形成多个在纵向上间隔一定距离，在水平方向上相互交错的布料层。本发明热解装置可使碳质材料和固体热载体实现更加均匀的混合和/或分布，从而有效防止了碳质材料和固体热载体混合物的分层或偏析，使得传热更加均匀。