碳纖維表面涂層原位生長及產(chǎn)物性能表征研究.pdf

1、碳纖維由于其優(yōu)異的機械性能、化學穩(wěn)定性和廣泛用途受到了大量的關注，現(xiàn)在，越來越多的人們開始關注它的表面處理和改性研究。本文，我們提出了一種新型“電化學”方法，對傳統(tǒng)電化學方法進行了適當?shù)母倪M，詳細研究了實驗過程中的參數(shù)變化對實驗結果的系列影響。該工藝裝置中，仍沿用傳統(tǒng)的電化學方法中的極板和電解液，創(chuàng)新之處在于我們將碳纖維連接在兩個極板之間，在反應進行過程中充當加熱源，同時也作為涂層原位生長的基體。而電解液除了提供反應源以外也充當了冷卻介

2、質(zhì)，同時隔絕空氣，防止碳纖維高溫氧化。本文的研究內(nèi)容主要包括以下三點:
　　(1)通過新型“電化學”裝置在碳纖維表面原位長出具有納米片層結構的銳鈦礦TiO2。本文結合生成物的SEM照片和Raman結果，進一步深入探索了工藝參數(shù)（反應時間，電壓大小和電解液種類）對生成物形貌和結晶形態(tài)的影響，實現(xiàn)了工藝條件的優(yōu)化。研究結果表明，在一定范圍內(nèi)，適當延長反應時間、提高電壓大小、增加電解液濃度有利于促進結晶和片狀結構TiO2的生成。

3、　　(2)通過新型“電化學”裝置在碳纖維表面原位長出無定形的SiO2納米線。利用該反應裝置，在10s的反應時間內(nèi)即可在碳纖維表面原位生成長度約為5-10μm，直徑不超過100 nm的均勻納米線。實驗進一步探索了工藝參數(shù)（電流強度、反應時間、電解液濃度和預處理亞鐵離子的加入）對生成物狀態(tài)的影響，實現(xiàn)了工藝條件的優(yōu)化。此外，用該方法制得的無定形SiO2納米線具有較強的藍光發(fā)光性能，在260 nm的激發(fā)波長下，在403 nm和465 nm處具

4、有較強的藍光發(fā)光特性。
　　(3)結合SiO2納米線隨反應參數(shù)的變化與實驗的獨特設計，提出碳纖維表面SiO2納米線原位生長的機理。當在裝置兩端加以合適電壓時，碳纖維迅速升溫，從里到外形成負溫度場。在這個溫度場中，碳纖維處于白熾化，周圍電解液處于室溫環(huán)境，因此將形成巨大的負溫度梯度。當條件合適時，裂解的SiO2將以一維形態(tài)生長。
　　顯然，該方法具有低溫無毒，操作簡單，成本低和實驗周期短等優(yōu)勢。該方法在化合物涂層生長方面具有廣