项目名称: SiC纳米线/CVD石墨烯/热解炭复合材料制备、界面结构与力学性能研究

项目编号: No.51502242

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 一般工业技术

项目作者: 宋强

作者单位: 西北工业大学

项目金额: 21万元

中文摘要: 热解炭(PyC)强度低、脆性大的力学特性限制了某些国防高科技装备的发展,开发纳米纤维改性PyC是解决上述问题的有效途径。然而,纳米纤维对PyC的强韧作用随石墨化处理而显著衰减。针对这一问题,本项目借助化学气相沉积(CVD)在SiC纳米线(SiCnanowire)表面生长了纳米尺寸石墨烯,提出通过“多维杂化”途径改善纳米线对PyC的强韧效果。在对纳米石墨烯生长形貌控制和结构调整的基础上,系统研究石墨烯对SiCnanowire/PyC复合材料制备过程和石墨化过程的影响,探究石墨烯对复合材料组织结构、内界面和微观、宏观力学性能的诱导作用,建立复合材料组织和力学特性之间的映射关系,揭示纳米石墨烯界面的强韧作用。最终,通过对石墨烯形貌和结构的优化,实现其对SiCnanowire/PyC复合材料力学性能的大幅改善,为高强韧纳米改性PyC的设计开发奠定一定基础。

中文关键词: 热解炭;SiC;纳米线;石墨烯;界面;力学性能

英文摘要: The low strength and great brittleness of pyrocarbon (PyC) greatly limit the development of high-tech defence equipments of our country. Although adding nanofibers into PyC can improve the mechanical performance of PyC, the reinforcing efficiency of nanofibers always declines after the graphitization of PyC due to the poor interfacial interaction between nanofiber and PyC. In order to resolve this problem, our project proposes the idea about applying hybridized multidimensional nano-reinforcements fabricated by growing nano-sized graphene on SiC nanowire (SiCnanowire) by chemical vapor deposition (CVD) to stiffen and toughen PyC. Toward this end, this project will systematically investigate the effects of CVD graphene with different morphologies and microstructures on the preparation and graphitization process of SiCnanowire reinforced PyC (SiCnanowire/PyC) composites. Based on the results, the general law of action between graphene and depositing behaviors of PyC, mircostructures of SiCnanowire/PyC composite, micro- and macro-mechanical properties of SiCnanowire/PyC composites will be explored and the related mechanism will be established. After that, the findings will be used as the guidance for the optimization of the morphology and microstructure parameters of CVD graphene, aiming to the great improvements of SiCnanowire/PyC composites in mechanical performance. The present work would pave a meaningful way to the development of PyC with high strength and excellent toughness, and also enrich the reinforcement theory of graphene-based composites.

英文关键词: pyrocarbon;SiC nanowire;graphene;interface;mechanical property

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