روش های تهیه و بهبود مقاومت اکسایشی ایروژل های کربنی

نوع مقاله: تالیفی

نویسندگان

چکیده

اسفنج های کربنی بر پایه رزین ها و پیش مواد پلیمری، به دلیل خواصی همچون رسانندگی گرمایی
کم، پایداری گرمایی خوب، استحکام ویژه زیاد و چگالی کم، در صنایع مختلف به ویژه هوافضا،
به عنوان عایق های دمازیاد، سپرهای گرمایی و ساختارهای محافظ مواد استفاده می شوند. در این
مقاله، روش های تولید نانوساختارهای کربنی معرفی می شوند. با استفاده از روش قالب های پلیمری،
فرایند اسفنج کردن پیش ماده های پلیمری مانند رزین فنولی و همچنین فرایند سل-ژل، اسفنج ها و
ایروژل های پلیمری تهیه می شوند. سپس، نانوساختارهای پلیمری تهیه شده، در فرایند کربنی کردن،
تبدیل به اسفنج های کربنی می شوند. اما تخریب ساختار به دلیل واکنش اکسایش، کاربرد اسفنج های
کربنی را در دماهای بیش از 400˚C و در اتمسفر هوا محدود کرده است. در ادامه، سازوکار اکسایش
اسفنج های کربنی بررسی م یشوند. افزون بر کنترل و بهین هسازی عوامل فرایندی همچون دمای فرایند
کربنی کردن، م یتوان با استفاده از مواد مقاوم در برابر اکسایش، مانند ترکیبات سیلیکون کاربیدی،
مقاومت اکسایشی ایروژل های کربنی را بهبود بخشید. در نهایت، نقش ایجاد لایه ای از سیلیکون
کاربید روی سطح دیواره حفره های کربنی و همچنین تشکیل پیوندهای SiC در ساختار ایروژل
کربنی به وسیله پلیمرهای آلکوکسی سیلان، به عنوان روش های موثر برای افزایش مقاومت اکسایشی
ایروژ لهای کربنی، بررسی م یشوند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Preparation Methods and Improvement of Oxidation Resistance of Carbon Aerogel

نویسندگان [English]

  • Mohammad Mehdi Seraji
  • Nafiseh Sadat Ghaforian
  • Ahmad Reza Bahramian
چکیده [English]

Carbon foams based on polymeric resins and precursors, due to such properties as low
thermal conductivity, good thermal stability, high specific strength and low density,
are used in different industries, especially aerospace, as high temperature insulator, thermal
shields and material protecting structures. In this study, current methods of preparing
carbon nanostructures are introduced. By a polymeric template method polymeric foam and
aerogel are produced using the foaming process of polymer precursors of phenolic resins
and sol-gel formation. Then, the polymeric nanostructure transforms into carbon foams
in a carbonization process. Nevertheless, structural destruction due to oxidation reaction
has limited the application of these nanostructures at temperature higher than 400˚C in
the air atmosphere. In the next step, the oxidation mechanism of carbon foams is studied.
In addition to control and optimization of the process parameters such as temperature of
carbonization process, the oxidation-resistant material such as silicon carbide compounds
can be used to improve the oxidation resistance of carbon aerogel. Finally, the role of
formation of a silicon carbide layer on the surface of carbon pores wall, and the formation
of SiC bonds in the carbon aerogel structure by alkoxy silane polymers, as efficient methods
that increase the oxidation resistance of the carbon foam, is investigated.

کلیدواژه‌ها [English]

  • carbon aerogel
  • precursor
  • phenolic resin
  • alkoxy silane
  • oxidation resistance