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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ACF 305

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