碳纖維指的是經(jīng)過高溫處理含碳量在90%以上的纖維狀碳材料，近些年在各領(lǐng)域尤其是航空航天等尖端產(chǎn)業(yè)應(yīng)用廣泛，是耐高溫輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料的首選。不過碳纖維實際上類型眾多，在力學(xué)及導(dǎo)電導(dǎo)熱性能方面各有千秋，其中PAN基碳纖維的典型優(yōu)勢在于擁有較高的拉伸強度，主要作為結(jié)構(gòu)材料使用；石墨烯纖維綜合性能優(yōu)異，其主要優(yōu)勢在于熱導(dǎo)率，但離工程應(yīng)用還有距離；而高性能中間相瀝青碳纖維與PAN基及石墨烯纖維相比，在具有較高強度的前提下，兼具了高模量及高導(dǎo)熱優(yōu)勢，主要作為功能材料使用。

碳纖維導(dǎo)熱墊片

目前碳纖維的主要發(fā)展趨勢是，PAN基碳纖維瞄向更高拉伸強度和拉伸模量的方向發(fā)展，瀝青碳纖維瞄向更高熱導(dǎo)率、更高模量的方向發(fā)展。正是得益于高性能中間相瀝青碳纖維擁有高模量和高導(dǎo)熱的優(yōu)勢，使其在航天航空、尖端工業(yè)裝備等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)輕量化的同時，作為結(jié)構(gòu)材料承載負荷，作為功能材料耐熱和導(dǎo)熱，具有明顯的優(yōu)勢，是一款極具發(fā)展前景的高端碳纖維品種。

中間相瀝青基碳纖維性能

中間相瀝青石墨纖維的石墨晶體結(jié)構(gòu)沿纖維軸向的擇優(yōu)取向好，所以瀝青基纖維相比PAN基纖維有著更高的熱導(dǎo)率和模量，其導(dǎo)熱系數(shù)可達1500W/m·K以上，并且可進行在特定方向上的取向?qū)幔?/span>因此在作為熱管理材料應(yīng)用時，可以通過流場、電場、磁場等方式進行陣列定向，在特定方向達到極好的導(dǎo)熱效果，達到區(qū)別一些傳統(tǒng)散熱方案的效果，具有獨特的應(yīng)用優(yōu)勢。目前日美的一些公司已開始有一些碳纖維導(dǎo)熱墊片等產(chǎn)品進行商業(yè)化應(yīng)用，國內(nèi)也正在推動高導(dǎo)熱中間相瀝青基碳纖維材料的產(chǎn)業(yè)化，為導(dǎo)熱領(lǐng)域帶來新階段的發(fā)展。

高性能中間相瀝青碳纖維的制備工藝流程長，涉及多學(xué)科交叉，主要包括：高純可紡中間相瀝青的調(diào)制、熔融紡絲、預(yù)氧化、低溫碳化、高溫碳化、石墨化、表面處理、上漿及干燥等過程。在制備流程中難度比較大的點主要集中在高純可紡中間相瀝青的調(diào)制、瀝青纖維的連續(xù)熔融紡制及連續(xù)熱處理三方面，由于其性能與微觀結(jié)構(gòu)聯(lián)系緊密，因此中間相瀝青纖維的制備在微觀結(jié)構(gòu)調(diào)控方面也是備受關(guān)注的重點。

連續(xù)纖維產(chǎn)品（圖源：遼寧諾科）

在即將于2022年2月18-19日，在東莞舉辦“2022年全國導(dǎo)熱粉體材料創(chuàng)新發(fā)展論壇”上，將由遼寧諾科碳材料有限公司復(fù)合材料技術(shù)中心的姚遠帶來報告“高導(dǎo)熱中間相瀝青基碳纖維粉應(yīng)用研究”，報告將從高導(dǎo)熱中間相瀝青基碳纖維粉生產(chǎn)工藝、中間相瀝青性能及應(yīng)用、碳材料導(dǎo)熱機理分析、中間相瀝青基碳纖維粉應(yīng)用研究幾個方面進行介紹。

報告人簡介

姚遠，遼寧大學(xué)化工專業(yè)碩士，遼寧諾科碳材料有限公司復(fù)合材料技術(shù)中心主任，長期從事碳纖維結(jié)構(gòu)分析、高導(dǎo)熱纖維應(yīng)用工藝研究工作，對國內(nèi)外碳材料分析表征方法有深入研究，針對高導(dǎo)熱中間相瀝青基碳纖維結(jié)構(gòu)、性能與工藝關(guān)聯(lián)性研究建立有系統(tǒng)的分析方法，相關(guān)技術(shù)正在申報5項發(fā)明專利，省重大專項項目主要技術(shù)人員。

粉體圈會務(wù)組

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