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碳纖維管事如何形成的？
在碳纖維管的生長過程中，碳原子在催化劑顆粒中存在著濃度差，與氣相接觸的面(即固氣接觸面)上的碳原子的濃度相對較大，而另一面(即固碳接觸面)上及附近碳原子的濃度相對較小。該濃度差的存在為碳原子的擴(kuò)散提供了主要動力。同時(shí)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(kuò)散提供了力量源泉。一般而言，當(dāng)物體內(nèi)部存在溫度梯度時(shí)，物質(zhì)總是由溫度高的地方向溫度低的地方擴(kuò)散。在利用化學(xué)氣相沉積法合成碳纖維管時(shí)，由于碳?xì)浠衔锏牧呀夥磻?yīng)主要為放熱反應(yīng)，而固態(tài)碳的析出為吸熱反應(yīng)，因此催化劑與碳?xì)浠衔锝佑|的一面由于碳?xì)浠衔锏牧呀舛鴾囟壬仙硪幻鎰t溫度下降，從而導(dǎo)致催化劑內(nèi)部溫度梯度的產(chǎn)生。該溫度梯度的存在可以加速碳纖維等材料的生長。
在利用化學(xué)氣相沉積法合成碳纖維管的過程中，碳纖維管的形成可以分為碳纖維管的核化和生長兩個(gè)階段。首先在高溫條件下，由于微波等離子體的作用，甲烷裂解獲得的碳原子滲透進(jìn)入并溶解于催化劑顆粒中。一定時(shí)間后，碳在其中處于過飽和狀態(tài)而開始在催化劑某個(gè)方向的外表面上析出而形成石墨層，此時(shí)完成碳纖維管的核化過程。隨后，氣相中裂解產(chǎn)生的碳原子源源不斷地從另一個(gè)面上滲入并向附有石墨層的一面擴(kuò)散，從而促進(jìn)碳纖維管生長。
本文來自：東莞市協(xié)創(chuàng)復(fù)合材料有限公司
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