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高性能C/C復(fù)合材料已通過產(chǎn)品化技術(shù)成功制備。由于碳納米纖維的引入，它們在預(yù)制體中形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在復(fù)合材料的孔隙中具有物理交聯(lián)作用和架橋作用，使得制備的復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度、模量和層間剪切強(qiáng)度都有很大提高。碳含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為5%的復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度、模量和層間剪切分別達(dá)到157MPa、40GPa和14.5MPa，比未添加納米碳纖維的復(fù)合材料分別提高了21.5%、33.5%和40.7%。同時，隨著碳納米纖維的加入，由于碳納米纖維的準(zhǔn)三維石墨結(jié)構(gòu)、高長徑比和大的微晶寬度，及其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)提供的連續(xù)聲子傳播通道，以及在其表面共軛π鍵的誘導(dǎo)，高溫?zé)峤馓細(xì)浠衔锷傻谋交蚨喹h(huán)芳烴在其生長過程中會定向堆積排列，從而熱解出具有高光學(xué)活性和高石墨化的粗糙體。因此，碳納米纖維的加入也大大改善了C/C復(fù)合材料。
預(yù)制體是C/C復(fù)合材料的增強(qiáng)骨架，直接決定或影響后期制備的復(fù)合材料的力學(xué)、熱物理和摩擦性能。目前，用于制備C/C復(fù)合材料的預(yù)制體成型技術(shù)主要有三種，即短纖維樹脂成型、碳纖維布層壓和針刺整體氈技術(shù)。碳纖維布層壓板制備的C/C復(fù)合材料主要存在原材料成本高、層間剪切強(qiáng)度低的缺點(diǎn)，而孔隙率高、界面結(jié)合弱、隨機(jī)取向的短纖維增強(qiáng)復(fù)合材料力學(xué)性能不高。針刺整體氈增強(qiáng)的C/C復(fù)合材料由于纖維連續(xù)，擴(kuò)散通道較多，不僅有利于快速致密化，而且為聲子提供了較長的平均自由程振動通道，使其具有良好的導(dǎo)熱性能和力學(xué)性能。所以目前國內(nèi)外主要使用。為了進(jìn)一步提高C/C復(fù)合材料的性能，降低其制備成本，人們正在研究在預(yù)制體成型技術(shù)中用全泡沫碳預(yù)制體代替價格昂貴的碳纖維預(yù)制體。理查德·H等人已經(jīng)開始在國外嘗試這項工作。國內(nèi)已經(jīng)制備了整體泡沫預(yù)制體，并采用化學(xué)氣相滲透技術(shù)成功制備了這種C/C復(fù)合材料。材料密度達(dá)到1.4 g/cm 3，抗壓強(qiáng)度達(dá)到23MPa。然而，預(yù)制體成型過程中的發(fā)泡、固化、碳化、高溫?zé)崽幚砗椭旅芑然A(chǔ)理論和技術(shù)仍需進(jìn)行系統(tǒng)深入的研究。
同時，碳纖維具有高強(qiáng)度、高彈性、高剛性等優(yōu)良特性，使人們對其增強(qiáng)復(fù)合材料充滿期待。而且由于碳納米管端面碳五元環(huán)的存在，其反應(yīng)性增強(qiáng)，在外界高溫和其他反應(yīng)性物質(zhì)存在的情況下，容易被其他組分滲透，從而形成復(fù)合物?；诩{米碳纖維的這些優(yōu)點(diǎn)，國內(nèi)開展了用納米碳纖維和碳纖維增強(qiáng)C/C材料的研究工作。在復(fù)合材料預(yù)制體中，長纖維作為支架，是第一增強(qiáng)體，碳納米纖維作為第二增強(qiáng)體，采用化學(xué)氣相滲透。
