碳纖維管的形成過程

在碳纖維的成長進程中，碳原子在催化劑顆粒中存在著濃度差，與氣相接觸的面上的碳原子的濃度絕對較大，而另一面上及鄰近碳原子的濃度絕對較小。碳纖維復合材料經過一系列熱處理轉化而成，含碳量高于90%的無機高性能纖維，是一種力學性能優異的新材料，具有碳材料的固有本性特征，又兼備紡織纖維的柔軟可加工性，是新一代增強纖維。碳纖維復合材料如耐高溫、耐摩擦、導電、導熱及耐腐蝕等，但與一般碳素材料不同的是，其外形有顯著的各向異性、柔軟、可加工成各種織物，沿纖維軸方向表現出很高的強度。碳纖維比重小，因此有很高的比強度。該濃度差的存在為碳原子的擴散供給了重要能源。同時催化劑顆粒中存在的溫度梯度也為碳原子在催化劑中的擴散供給了力量源泉。個別而言，當物體內部存在溫度梯度時，物質老是由溫度高的處所向溫度低的處所擴散。在利用化學氣相沉積法合成碳纖維管時，因為碳氫化合物的裂解反應重要為放熱反應，而固態碳的析出為吸熱反應，因此催化劑與碳氫化合物接觸的一面因為碳氫化合物的裂解而溫度回升，而另一面則溫度降落，從而導致催化劑內部溫度梯度的產生。該溫度梯度的存在可能加速碳纖維等資料的成長。

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在利用化學氣相沉積法合成碳纖維管的進程中，碳纖維管的形成可能分為碳纖維管的核化跟成長兩個階段。碳纖維管具有強度高，壽命長、耐腐蝕，質量輕、低密度等優點，廣泛應用于風箏、航空模型飛機、燈用支架、PC設備轉軸、蝕刻機、醫療器械、體育器材等機械設備。尺寸穩定、導電、導熱、熱膨脹系數小、自潤滑和吸能抗震等一系列優異性能。并具有高比模、耐疲勞、抗蠕變、耐高溫、耐腐蝕、耐磨損等。首先在高溫前提下，因為微波等離子體的作用，甲烷裂解獲得的碳原子浸透進入并溶解于催化劑顆粒中。一定時光后，碳在其中處于過飽跟狀況而開端在催化劑某個方向的名義面上析出而形成石墨層，此時實現碳纖維管的核化進程。隨后，氣相中裂解產生的碳原子源源一直地從另一個面上浸透并向附有石墨層的一面擴散，從而增進碳纖維管成長。