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    泡沫碳 針狀焦 超級活性炭 石墨烯 氫與燃料電池 中間相瀝青
    泡沫碳

    超A級防火材料—泡沫碳

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    1620980650692266.png

    2.png


    一、產品性能:泡沫碳產品具有不燃、耐高溫的特性,經過抗氧化處理后,在富氧環境下可耐高溫1700℃,低氧環境下可耐高溫至3000℃;且燒蝕率極低,經與火箭發動機內壁的某酚醛EPDM抗灼燒性能比較,我公司的泡沫碳線性抗灼燒率優于10倍。質量抗灼燒率優于近百倍。在軍工、航天航空等領域的熱防護系統也有較大的應用潛力。


    1、阻燃性:阻燃性能遠超國標GB8624-2012《建筑材料及制品燃燒性能分級》中A級材料的要求。

    表1.泡沫碳產品阻燃性檢測結果

    序號

    項目

    國標A級標準

    公司產品指標

    1

    爐內溫升ΔT

    ≤30℃

    3.6

    2

    質量損失率

    ≤50%

    21.1%

    3

    持續燃燒時間

    t1=0

    t1=0

    4

    總熱值PCS

    ≤1.4MJ/m2

    1.3MJ/m2


    2、高溫燒蝕性

     表2.泡沫碳產品燒蝕率檢測結果

    序號

    項目

    指標要求

    某文獻數值

    公司產品指標

    1

    密度/g.cm-3

    <1.2

    1.18

    0.4

    2

    線燒蝕率/mm.s-1

    <0.12

    0.09~0.12

    0.04

    3

    質量燒蝕率/g. s-1

    <0.07

    0.06~0.07

    0.000931

     

    • 綜合性能

    表3.建筑材料用泡沫碳綜合性能

    密度

    抗壓強度

    抗拉強度

    阻燃等級

    最高使用溫度

    使用壽命

    kg/m3

    MPa

    MPa



    200~400

    6.02

    1.20

    A

    1700(空氣中,經抗氧化處理)

    與建筑物同壽命


    3、電鏡圖

    微信圖片_20211215161401.jpg

    微信圖片_20211215161402.jpg

    微信圖片_202112151614011.jpg

    間相瀝青基泡沫碳電鏡圖

        高溫石墨化處理后的中間相瀝青基泡沫碳其孔壁和韌帶具有類似高性能瀝青基碳纖維的石墨片層結構(如上圖),具有優異的導熱性能,熱導率一般可在30-200W/(m·K)之間調控。由于密度小,比熱導率很高??捎糜趯?、散熱、相變材料存儲載體等方面。

        1300℃以內碳化得到的中間相瀝青基泡沫碳則可作為優異的耐高溫隔熱材料。

    11.jpg

    石墨化中間相瀝青基泡沫碳

    二、產品應用

        泡沫碳產品的燃燒性和阻燃等級均達到A級防火材料的要求,且輕質、無毒、施工簡便,壽命長??捎糜谛枰丶壏阑鹨蟮牡罔F隧道、圖書館、指揮大樞紐、計算中心、化工廠中控室、防火門夾芯材料等。利用泡沫碳的多孔結構,還可用于染料吸附、油污吸附等環保處理方面。    

    圖書館.jpg

    指揮中心.jpg

    中控室.jpg


    三、國外應用實例

    NASA為帕克太陽能探測器設計的TPS保護系統,其中就應用了泡沫碳。眾所周知,太陽表面溫度很高,尤其在太陽活動的時候,溫度和粒子流簡直難以想象。不僅如此,帕克還將經過太陽的日冕層,這里的高溫可以達到200萬攝氏度。帕克探測器到底有什么特殊之處,能夠讓它抵擋太陽的極端高溫?


    帕克太陽探測器上采用了許多尖端的設計理念,能夠讓它抵御上千攝氏度的高溫。然而,日冕層的溫度還是太高了,幾乎沒有任何物質可以抵御。NASA的科學家們建立了一個理想模型,分析的結果顯示,日冕層雖然溫度很高,但密度非常低,這就導致探測器可以在日冕層穿越,穿越時的溫度只有1400攝氏度左右。


    為了抵御上千攝氏度的高溫,NASA設計了一種名家“TPS”的保護系統,它可以將帕克探測器面朝太陽的一面保護起來,讓溫度不傳導到探測器的背面,而帕克探測器的主要儀器設備就安裝在背面,在接近太陽的時候,這里的溫度依然能保持在35攝氏度左右的理想工作溫度。TPS的主體結構是一種碳復合泡沫,附加在表面的是白色陶瓷涂料,這會讓它的質量變得很輕,但隔熱效果非常好,而且能夠承受1650攝氏度的熱量,最大程度保護帕克探測器的正常工作。

    13.jpg

    我公司采用高品質中間相瀝青為原料,制備的泡沫碳的密度可以在0.1-0.6g/cm3之間調控,其中制得的密度0.15g/cm3的泡沫碳,其密度剛好與美國發射的帕克太陽探測器所用的11cm厚泡沫碳的密度相當(如下圖)。


    45.jpg

    低密度泡沫碳(左:廣東煤基碳材料公司制備,右:帕克太陽探測器用泡沫碳)

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