研究目的
研究超高压条件下乙烯生长碳纤维的加工条件、生长行为、微观结构与力学性能之间的关系。
研究成果
该研究建立了超高压条件下乙烯生长碳纤维的加工参数、生长行为、微观结构与力学性能之间的关系。研究发现：低温时纤维生长速率受表面反应动力学限制，高温时则受气相成核过程制约。所制纤维的抗拉强度普遍较低，但具有较高的韦布尔模量，表明其缺陷较少或分布均匀。研究表明低压化学气相沉积（LCVD）技术适用于对微观结构取向无特殊要求的材料体系。
研究不足
与商用碳纤维相比，LCVD生长的碳纤维抗拉强度较差，这归因于其微观结构未沿纤维轴向排列。研究还指出，LCVD过程中快速加热和冷却产生的残余应力可能对纤维强度产生不利影响。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用激光诱导化学气相沉积（LCVD）技术在高压条件下以乙烯为原料生长独立碳纤维。实验方法包括改变激光功率和乙烯压力，以研究它们对纤维生长速率、微观结构和力学性能的影响。
2：样本选择与数据来源：
在十二种不同工艺条件下生长碳纤维，乙烯压力（2、4和6巴）和激光功率（180毫瓦至900毫瓦）各不相同。
3：4和6巴）和激光功率（180毫瓦至900毫瓦）各不相同。 实验设备与材料清单：
3. 实验设备与材料清单：使用了不锈钢半球形立方压力容器、10瓦连续波镱光纤激光器和乙烯气体（99.9%）。纤维生长在非晶碳基底上。
4：9%）。纤维生长在非晶碳基底上。 实验步骤与操作流程：
4. 实验步骤与操作流程：通过将激光聚焦在压力容器内的基底上生长纤维，随后回撤以允许纤维生长。生长过程进行原位监测，纤维生长至约13毫米长度。
5：数据分析方法：
使用拉曼显微光谱和扫描电子显微镜分析纤维的微观结构。通过拉伸测试确定抗拉强度，并进行威布尔分析以评估纤维强度的变化性。
独家科研数据包，助您复现前沿成果，加速创新突破
获取完整内容-
ytterbium fiber laser
10 W continuous wave
Used as the heat source for the LCVD reaction.
-
stainless steel semi-spherical cube pressure vessel
Inner diameter of 84 mm
Served as the reaction chamber for fiber growth.
-
sapphire viewports
Equipped on the pressure vessel to allow for laser irradiation and process monitoring.
-
amorphous carbon substrate
Served as the fiber growth initiation site inside the reaction chamber.
-
ethylene gas
99.9%
Used as a precursor gas for the LCVD process.
-
登录查看剩余3件设备及参数对照表
查看全部
