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第1章 碳材料基础1

1.1 碳的存在形式及生成1

1.1.1 概述1

1.1.2 煤及燃料2

1.1.3 炭3

1.1.4 金刚石与类金刚石11

1.1.5 富勒烯和纳米碳管16

1.2 碳的结构19

1.2.1 碳的价键结构19

1.2.2 碳的晶体结构23

1.2.3 碳的相图29

1.3 碳的性质32

1.3.1 碳的化学性质32

1.3.2 碳的机械性质34

1.3.3 碳的电子性质38

1.3.4 碳的热学性质40

1.3.5 碳的磁学性质42

1.3.6 碳的光学性质43

1.3.7 碳的表面特征48

参考文献50

第2章 高性能碳（石墨）纤维53

2.1 发展概况54

2.2 碳纤维的名称和分类61

2.3 制造方法61

2.3.1 聚丙烯腈基碳（石墨）纤维63

2.3.2 黏胶基炭和石墨纤维89

2.3.3 沥青基碳（石墨）纤维98

2.4 碳纤维的表面处理133

2.4.1 碳纤维的表面结构与性能微观结构134

2.4.2 碳纤维的表面处理技术137

2.5 碳纤维用上胶剂141

2.5.2 不饱和聚酯树脂上胶剂144

2.5.1 环氧类上胶剂144

2.5.3 其他类型树脂上胶剂145

参考文献146

第3章 气相生长碳纤维及纳米碳管158

3.1 气相生长碳纤维158

3.1.1 发展简史158

3.1.2 制备方法160

3.1.3 螺旋形VGCF的生长机理推测171

3.1.4 VGCF性能及应用183

3.2.1 发展简况184

3.2 纳米碳管184

3.2.2 催化裂解法制备纳米碳管187

3.2.3 纳米碳管生长机理的推测193

3.2.4 纳米碳管的性能及应用200

参考文献219

第4章 富勒烯225

4.1 前言225

4.2 发展简史225

4.3.1 制备方法227

4.3 C60制备和分离227

4.3.2 提取与分离229

4.4 结构和性能231

4.4.1 结构231

4.4.2 性能234

4.5 应用236

4.6 结束语237

参考文献237

5.2 中间相炭微球的制备241

5.2.1 原料和添加剂241

5.1 概述241

第5章 中间相炭微球241

5.2.2 中间相炭微球的制备工艺244

5.2.3 中间相小球的分离方法247

5.3 中间相炭微球形成机理及其结构与性能248

5.3.1 碳质中间相的形成机理248

5.3.2 中间相炭微球的组成及结构249

5.3.3 中间相炭微球的性质251

5.4 中间相炭微球的应用252

5.4.1 锂离子电池负极材料252

5.4.2 复合材料264

5.4.3 活性炭微球268

5.4.4 高性能吸附材料274

5.4.5 其他用途275

5.5 结束语275

参考文献275

第6章 活性碳纤维279

6.1 发展简史279

6.2 制备工艺281

6.2.1 不同原料的生产工艺282

6.2.2 活化机理286

6.3.1 ACF的结构289

6.3 结构与性能289

6.3.2 ACF的性能296

6.4 应用297

6.4.1 水净化298

6.4.2 溶剂回收[66]298

6.4.3 空气净化298

6.4.4 ACF的其他用途299

6.5 研究现状299

6.5.1 ACF的功能化300

6.5.2 中孔ACF305

6.6 结束语308

参考文献309

第7章 碳分子筛313

7.1 概述313

7.2 碳分子筛的结构与性质314

7.2.1 与活性炭的区别314

7.2.2 与沸石类分子筛的区别314

7.3 碳分子筛的分离原理316

7.3.1 扩散速度不同316

7.4 碳分子筛孔隙结构的研究方法319

7.3.2 分子大小和极性不同319

7.5 碳分子筛的制备321

7.5.1 常用前驱体和原料321

7.5.2 制备方法321

7.6 碳分子筛的应用341

7.6.1 用作变压吸附技术的吸附剂341

7.6.2 用作催化剂的载体347

7.6.3 用作气相色谱的担体353

参考文献354

8.2 碳合金及其分类359

8.2.1 碳合金的定义359

8.1 概述359

第8章 碳合金359

8.2.2 碳合金的分类361

8.3 日本碳合金研究项目及组织361

8.4 日本碳合金项目各研究组的研究理念364

8.5 碳合金材料的研制及新功能开发367

8.5.1 在分子和晶体级别上研制碳合金367

8.5.2 在界面和微观结构水平上研制碳合金368

8.5.3 表面和内部的合金化及碳合金的研制369

8.5.4 碳材料新功能的开发370

8.5.5 多孔碳合金材料的研制与开发372

8.5.6 合金化方法开发新的复合体系373

8.5.7 用合金化思想开发层间化合物374

8.6 碳纳米管／过渡金属准一维复合材料的制备及其性能374

8.7 纳米金属粒子／碳纳米管复合材料的制备380

8.8 纳米金属粒子／纳米碳纤维复合材料的制备381

8.9 小结383

参考文献383

第9章 碳纤维树脂基复合材料385

9.1 概述385

9.2.1 复合材料的发展历史386

9.2 复合材料的基本知识386

9.2.2 复合材料的定义、命名和分类387

9.2.3 复合材料的命名[1～5]387

9.2.4 复合材料分类388

9.2.5 复合材料的特性[5～9]389

9.3 碳纤维增强树脂基复合材料389

9.3.1 概述389

9.3.2 碳纤维增强热固性树脂392

9.3.3 碳纤维增强热塑性复合材料（CFRTP）434

参考文献447

第10章 碳／碳复合材料449

10.1 概述449

10.2 C/C复合材料的制造工艺451

10.2.1 碳纤维的选择451

10.2.2 胶黏剂的选择451

10.2.3 坯体的预成型452

10.3 致密化455

10.3.1 化学气相沉积（CVD）法455

10.3.2 化学气相浸渗法（ChemicalVaporImpregnation,CVI）458

10.3.3 液相浸渍法461

10.4 C/C复合材料的抗氧化处理465

10.4.1 内部抗氧化技术465

10.4.2 C/C复合材料的抗氧化涂层技术466

10.5 C/C复合材料的应用469

10.5.1 C/C复合材料在刹车盘上的应用469

10.5.2 C/C复合材料在耐烧蚀材料领域中的应用469

10.5.3 C/C复合材料在航空发动机上的应用469

10.5.4 C/C复合材料在工业制造领域的应用470

10.5.5 C/C复合材料在生物医学领域的应用470

参考文献470