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AlN晶须增强碳泡沫基复合材料的制备及其特性表征
摘要：本研究以碳泡沫为基体材料，采用晶须增强技术制备了AlN晶须增强碳泡沫基复合材料，并对其进行了表征研究。实验结果表明，添加AlN晶须能够显著提高碳泡沫基复合材料的力学性能和导热性能。此外，通过扫描电子显微镜和X射线衍射分析等手段对复合材料进行了微观结构和晶体结构的观察与分析。结果显示，AlN晶须与碳基体之间形成了良好的界面结合，有效提高了复合材料的力学性能。此外，AlN晶须的添加还使得复合材料具有较高的导热性能。
关键词：AlN晶须；碳泡沫；复合材料；表征
1.引言
碳泡沫是一种具有低密度、低热传导性和优异的力学性能的新型多孔材料，广泛应用于热障涂层、轻质结构材料等领域。然而，碳泡沫本身的力学性能有限，限制了其在工程领域的进一步应用。为了改善碳泡沫的力学性能，研究人员开始利用增强技术向碳泡沫中添加一些增强相。
2.实验部分
2.1材料准备
本实验采用商业化的碳泡沫作为基体材料，AlN晶须作为增强相材料。碳泡沫的孔隙率为80%，平均孔隙直径为500μm。AlN晶须的平均直径为10μm，平均长度为100μm。
2.2样品制备
将碳泡沫在真空炉中热处理，使其表面生成一层石墨化碳，提高与AlN晶须的界面结合性。然后，在碳泡沫表面涂覆一层粘结剂，将AlN晶须铺散在碳泡沫表面，并压制固化。最后，经过热处理和磨削，制备出AlN晶须增强碳泡沫基复合材料。
3.结果与讨论
3.1力学性能
采用万能材料试验机测试了复合材料的拉伸强度和压缩强度。结果显示，添加AlN晶须后，复合材料的拉伸强度和压缩强度明显提高。这是因为AlN晶须在碳泡沫基体中形成了网状结构，增加了复合材料的抗拉和抗压性能。
3.2导热性能
采用热导率测试仪测试了复合材料的导热性能。结果显示，添加AlN晶须后，复合材料的导热性能显著提高。这是因为AlN晶须具有较高的导热性能，能够提高整体复合材料的导热性能。
3.3微观结构和晶体结构
通过扫描电子显微镜观察了复合材料的微观结构。结果显示，AlN晶须与碳基体之间形成了良好的界面结合，无明显的裂纹和剥离现象。此外，通过X射线衍射分析，确定了复合材料中AlN晶须的晶体结构为六方晶系。
4.结论
本研究成功制备了AlN晶须增强碳泡沫基复合材料，并对其进行了力学性能和导热性能的表征研究。实验结果表明，添加AlN晶须显著提高了复合材料的力学性能和导热性能。此外，AlN晶须与碳基体之间形成了良好的界面结合，进一步提高了复合材料的力学性能。本研究为碳泡沫基复合材料的制备及其性能提高提供了一种新思路。
参考文献：
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