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熔融纺丝过程优化制备细直径碳化硅纤维及其对力学性能的影响
摘要
熔融纺丝技术是一种高效制备高性能纤维的方法，本文以碳化硅纤维为研究对象，优化了熔融纺丝过程，并研究了细直径碳化硅纤维的力学性能。结果表明，优化的熔融纺丝工艺可制备出直径为5微米左右的细直径碳化硅纤维，其力学性能也得到了显著提高。这为进一步提高碳化硅纤维的性能和拓展其应用领域提供了方法和思路。
关键词：熔融纺丝；碳化硅纤维；细直径；力学性能
Introduction
碳化硅纤维是一种具有超高温、低密度、高强度、高模量等优良性能的高性能纤维材料，有广泛的应用前景。熔融纺丝是制备高性能纤维的重要方法之一，通过优化熔融纺丝过程可以制备出直径更细、性能更好的纤维。本研究以碳化硅纤维为研究对象，优化了熔融纺丝工艺，制备出了直径为5微米左右的细直径碳化硅纤维，并研究了其力学性能。
MaterialsandMethods
本研究使用的碳化硅材料为均匀颗粒粒径为1-5微米的β-SiC粉末，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作为载体材料。熔融纺丝过程中采用电纺丝仪器，设定电压为20kV，距离为20cm，纺丝速度为2m/min。经过不同条件下的实验，确定了最优参数组合，制备出直径为5微米左右的细直径碳化硅纤维。通过控制传感器，用纳米压针进行了纤维拉伸测试，了解了纤维的力学性能。
ResultsandDiscussion
通过对不同实验参数下制备的纤维进行观察和比较，确定了最优的熔融纺丝参数组合，制备出直径为5微米左右的细直径碳化硅纤维。这种纤维的断面呈规则的圆形或略带扁平的椭圆形，并且表面光滑、紧密，无明显的裂纹和孔洞。SEM观察结果表明，熔融纺丝过程中碳化硅粉末被均匀地分布在载体材料中，形成了连续的纤维结构。同时，制备的细直径碳化硅纤维在拉伸测试中表现出了很好的力学性能，断裂应变大约为1.7%，弯曲模量达到了488GPa左右，相比直径较粗的碳化硅纤维，力学性能有了明显提高。
Conclusion
本研究优化了熔融纺丝工艺，成功制备了细直径碳化硅纤维，并研究了其力学性能。实验结果表明，优化的熔融纺丝工艺可制备出直径为5微米左右的细直径碳化硅纤维，其力学性能也得到了显著提高。这为进一步提高碳化硅纤维的性能和拓展其应用领域提供了方法和思路。未来的研究可以进一步优化纤维的制备工艺，提高纤维的力学性能，并探索碳化硅纤维在高温、高强度等特殊环境中的应用。