编号：CYYJ03610
篇名：碳微球/硼酸镁晶须混杂增强碳泡沫复合材料的性能研究
作者：王斌 王恒 曹越 苏秉尧 侯林伟 赵建伟
关键词： 碳泡沫 晶须 碳微球 电磁屏蔽 力学性能
机构： 西安工程大学 中国纺织工业联合会功能感知纤维及异型织造技术重点实验室
摘要： 碳泡沫存在力学性能较差等问题,为改善其综合性能,以航空领域的应用需求为导向,以改性酚醛树脂为碳源,空心碳质微球为分散相,硼酸镁晶须(Mg2B2O5w)为增强相,通过压塑成型–碳化工艺制备了碳微球/Mg2B2O5w混杂增强碳泡沫复合材料。采用扫描电子显微镜、万能试验机等研究了碳质微球与不同质量分数的Mg2B2O5w混杂增强下碳泡沫的力学性能、热氧化性能和电磁屏蔽特性。结果表明,受压过程中,Mg2B2O5w起到裂纹偏转作用和弯弓效应,增加了裂纹扩展路径,Mg2B2O5w与空心碳微球协同作用,提高了碳泡沫复合材料的抗压缩性能;当Mg2B2O5w质量分数为2%时,复合材料的压缩强度达11.8 MPa,较纯碳泡沫提高了157%。碳泡沫复合材料在X波段的电磁屏蔽性能随Mg2B2O5w含量的增加,亦提升明显。Mg2B2O5w分散在基体及微球相表面,增加了复合材料内部的孔结构,延长了电磁波的传播路径,增大了复合材料对电磁波的吸收;当其质量分数8%时,复合材料的电磁屏蔽效能高达53.8 dB,较改性前提高了68%。Mg2B2O5w具有优异的抗氧化性能,其分散在基体及微球相表面上,阻止了热氧与基体和微球相的接触,使复合材料的耐氧化性能提高;当其质量分数5%时,质量损失率为24%,复合材料的耐高温氧化性能最优,较纯碳泡沫提高了12.1%。
