研究热解炭的形成机理是目前国际学术界的最前沿课题之一。从炭黑、金刚石、高定向热解石墨、富勒烯、碳纳米管、各向同性炭到目前的石墨烯,无一不与碳氢化合物的热解有关。理论的缺乏和国外对工业化技术的封锁,导致我国亟需开展热解炭理论的研究。本研究以前期CVD制备的点状热解炭为基础,对热解炭的形成机制进行研究。研究的主要内容是建立小型管式炉实验平台,对多元物理场CVD技术制备点状结构热解炭工艺和原理进行了细致的研究。应用此技术改造了CVD炉,对沉积过程进行设计,营造出适合沉积的氛围,进行了CVD热解炭制备C/C复合材料的制造技术和理论研究,研究了点状结构热解炭形成结构。采用气相色谱仪等仪器对CVD过程中的气氛进行了取样分析,同时分别对制备得到的样品进行了密度、石墨化度等性能的测试,采用偏光显微镜、扫描电镜、X射线衍射、透射电镜和原子力显微镜等方法对样品的微观结构进行研究,并以此为根据提出了热解炭的形成机理与简单模型。通过实验研究,提出了电磁场作用下CVD新结构热解炭的化学反应机制,设计的高速沉积炉可以快速高效的制备出C/C复合材料、热解石墨和各向同性热解炭。
英文主题词Pyrocarbon;Electromagnetic field;CVD;Structure evolution mechanism; Microstructure