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1、碳纤维微结构与热辐射性能的相关性研究55碳纤维微结构与热辐射性能的相关性研究InvestigationonCorrelationBetweenMicrostructureandThermalRadiationPropertyforCarbonFiber曹伟伟,朱 波,王成国(山东大学材料科学与工程学院,济南250061)
CAOWei2wei,ZHUBo,WANGCheng2guo(SchoolofMaterialsScienceandEngineering,ShandongUniversity,Jinan250061,China)摘要:利用自动分光辐射测量仪测试了T300和
2、T700两种碳纤维及通电除胶前后T300碳纤维的法向光谱发射率和法向总发射率,研究了碳纤维微结构与热辐射性能的相互关系。结果表明:T700碳纤维和经过表面除胶后的T300碳纤维样品,其法向总发射率有所降低,光谱发射率基本在三个波段范围内变化,这与碳纤维的微结构有关。在2500～5000nm范围内的光谱发射率主要受自由载流子的跃迁机制作用,在5000～6500nm和6500～13000nm波段内的光谱发射率主要与乱层微晶结构中碳网平面内碳碳键的振动以及微结构中无定型碳的物相比例有关。关键词:碳纤维;发射率;载流子;无定型碳中图分类号:TQ3421742 文献标识码:A 文章
3、编号:100124381(2009)0120055204Abstract:ThenormalspectralemissivityandnormaltotalemissivityofT700carbonfiber,T300car2
bonfiberanditssurfacedesizingsamplebycurrentweremeasuredbyautomaticinstrumentforspec2tralradiationmeasurement,andthecorrelationbetweenmicrostructureandthermalradiationpropertyf
4、orcarbonfiberwasinvestigated.TheresultsshowthatthenormaltotalemissivityofT700carbonfi2berandT300surfacedesizingcarbonfiberarelowerthanT300originalsample,andthevariationofspectralemissivityisinthreewavebands,thisisrelatedwiththemicrostructureofcarbonfiber.Thespectralemissivityin2500nmto5000n
5、mwavebandisinfluencedonfreecarriertransitionmechanism,
andthespectralemissivityin5000nmto6500nmwavebandand6500nmto13000nmwavebandarere2
latedwiththelibrationofC—Cbondincarbonplanesandtheproportionofamorphouscarboninmi2crostructurerespectively.Keywords:carbonfiber;emissivity;carrier;amorphou
6、scarbon 碳纤维是含碳量在93%(质量分数)以上的纤维1 实验材料[1],除具有高强、高模等力学性能,还具有优异的热辐射性能,航空航天领域的热防护材料一直以碳纤维复合材料为主[2]。近几年碳纤维电热体在民用取[2]。近几年碳纤维电热体在民用取暖、高温加热等领域得到越来越广泛的应用[3]。碳纤[3]。碳纤维作为热辐射体在国际上早有开发,如俄罗斯、日本等国已经开发化工设备碳纤维电热器、除雪电热板和电热毯等[4]。[4]。 目前,国内某些单位和企业在加紧开发碳纤维的111 样品类型及其制备 选用T300和T700碳纤维,一部分T300碳纤维经过多股编织和瞬时通电处理;将
7、样品分别缠绕于规格为5cm×5cm的高反射率基底夹具上备用。112 实验方法11211 法向光谱发射率和法向总发射率 采用国家红外检测中心的OL2750自动分光辐射红外热辐射产品,如取暖器、红外理疗仪以及工业烤漆测量仪,测试碳纤维样品的法向总发射率及法向光谱设备等。碳纤维的种类、微结构以及处理工艺对其热发射率,测试波段为2500～13000nm,测试温度为
辐射特性的影响很大,本工作研究了碳纤维微结构与热辐射特性的变化关系,对碳纤维热辐射性能的提高具有指导意义。130℃,测试分辨率为10-4。1121
