在界面和微觀結構水平上研制碳合金

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在石墨(化學式C )晶體中，碳(C)原子的電子軌道是sp2雜化，因而具有強烈的各向異性。碳纖維復合材料主要是由碳元素組成的一種特種纖維，其含碳量隨種類不同而異，一般在90%以上。碳纖維具有一般碳素材料的特性，如耐高溫、耐摩擦、導電、導熱及耐腐蝕等，但與一般碳素材料不同的是，其外形有顯著的各向異性、柔軟、可加工成各種織物，沿纖維軸方向表現出很高的強度。碳纖維比重小，因此有很高的比強度。碳纖維制品由于碳纖維擁有極高的材質特性，因此碳纖維制品的強度大，硬度高，遠超過同體積同重量的金屬材質。因此，碳纖維制品在航空、航海、軍工等高科技工業領域有著廣泛的應用。也正是因為如此，此前世界上碳纖維技術發達的國家（美國、德國、日本、韓國），對于向中國輸出碳纖維產品和技術，保持著極其謹慎的態度。即使在目前，我國碳纖維以及碳纖維制品的進口，還受到發達國家的嚴格控制。碳纖維制品就是指以碳纖維預浸布為原材料，通過不同的加工方法，加工成為能夠滿足使用要求的材料制品。為了利用這種特性，就必須研究（research)這種構成單位(unit)的大小、形狀、位向等微觀結構以及對界面狀況的依存性。其重要問題(Emerson)是界面和微觀結構空間的控制（control)。在此研究中，以C/C復合材料(Material)為中心，用合金(alloy)化思想研究這種碳材料(Material)，進行界面和微觀結構控制，設計出更新的材料(Material)和功能。  用合金化的方法可以控制復合材料(Material)的界面和基體組織。在實驗（experiment)中，將呋喃樹脂(Resin)和5%的細顆粒碳粉混合后，進行超聲處理(chǔ lǐ)，在100℃聚合，再在1000℃Ar氛圍中進一步熱處理，可見碳粒子周圍容易石墨化。實驗中將碳細顆粒進行預處理，呋喃樹脂通過(tōng guò)溫度（temperature)控制，或用離子注入法引入碳纖維，可提高界面的性能，可用燒成溫度控制C/C復合材料(Material)的界面結構和強度（strength)。  通過控制碳纖維的基體、界面的組織制備出新的碳材料(Material)，并開發出新的功能。可以在碳/碳復合材料(Material)中摻入其他元素得到新的功能，通過碳纖維和基體的改良工藝得到新的微細結構和功能。研究了碳纖維增強h-BN/氧(Oxygen)、氮化物（nitride）系復合材料的制備、常溫和高溫強度特性。抗拉強度隨溫度的升高而提高。不同碳纖維經過離子束輻射(Radiation)后，強度發生不同改變。碳纖維系碳合金熱擴散系數、熱導隨溫度的上升而下降(descend)，而比熱隨溫度的上升而上升。將Si-Ti-C-O系非晶纖維和莫來石共同燒結(把粉狀物料轉變為致密體的過程)，可在纖維/莫來石界面間形成10mm厚的石墨層，微晶石(屬性：一種新型的裝飾建筑材料)墨層的產生，可消除界面應力。

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