全谱拟合法研究聚丙烯腈基碳纤维形成过程中晶态结构演变

张彩红; 盛毅; 田红; 徐耀; 吕春祥; 吴忠华

物理学报

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张彩红, 盛毅, 田红, 徐耀, 吕春祥, 吴忠华. 2011: 全谱拟合法研究聚丙烯腈基碳纤维形成过程中晶态结构演变, 物理学报, 60(3): 405-413.

引用本文:

张彩红, 盛毅, 田红, 徐耀, 吕春祥, 吴忠华. 2011: 全谱拟合法研究聚丙烯腈基碳纤维形成过程中晶态结构演变, 物理学报, 60(3): 405-413.

Zhang Cai-Hong, Sheng Yi, Tian Hong, Xu Yao, Lü Chun-Xiang, Wu Zhong-Hua. 2011: The evolution of crystalline structure in the preparation of PAN-based carbon fibers studied by whole powder pattern fitting, Acta Physica Sinica, 60(3): 405-413.

Citation:

全谱拟合法研究聚丙烯腈基碳纤维形成过程中晶态结构演变

中国科学院山西煤炭化学研究所,中国科学院炭材料重点实验室,太原030001;中国科学院研究生院,北京100049
中国科学院山西煤炭化学研究所,中国科学院炭材料重点实验室,太原030001
中国科学院高能物理所同步辐射实验室,北京,100049

The evolution of crystalline structure in the preparation of PAN-based carbon fibers studied by whole powder pattern fitting

摘要: 通过全谱拟合法对碳纤维制备过程中不同阶段纤维的XRD谱图进行处理,得到不同阶段纤维的微观结构参数,研究了聚丙烯腈(PAN)基碳纤维制备过程中晶态结构的演变.全谱拟合法基于晶体衍射的严格物理理论,拟合目标为整个衍射谱,并不是个别衍射峰,所得结果具有更高的可信度.研究结果表明:PAN原丝中的高分子链沿纤维轴高度取向,表观晶粒尺寸为6.5 nm左右;经过预氧化处理,纤维中的有序结构遭到破坏,表观晶粒尺寸锐减.纤维中逐渐形成梯形结构并沿纤维轴取向,从而形成新的有序结构;经过碳化处理后,环状梯形结构转变为碳的层状结构,层状结构沿纤维轴取向形成X射线衍射中的衍射域,表现为表观晶粒尺寸.随着碳化温度的提高,层状结构在垂直纤维轴方向的尺寸明显增加,沿纤维轴方向的取向提高,层状结构排列规整度提高.
- 碳纤维 /
- 晶体结构 /
- XRD /
- 全谱拟合法

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全谱拟合法研究聚丙烯腈基碳纤维形成过程中晶态结构演变

中国科学院山西煤炭化学研究所,中国科学院炭材料重点实验室,太原030001;中国科学院研究生院,北京100049
中国科学院山西煤炭化学研究所,中国科学院炭材料重点实验室,太原030001
中国科学院高能物理所同步辐射实验室,北京,100049

关键词:

碳纤维 /
晶体结构 /
XRD /
全谱拟合法

摘要: 通过全谱拟合法对碳纤维制备过程中不同阶段纤维的XRD谱图进行处理,得到不同阶段纤维的微观结构参数,研究了聚丙烯腈(PAN)基碳纤维制备过程中晶态结构的演变.全谱拟合法基于晶体衍射的严格物理理论,拟合目标为整个衍射谱,并不是个别衍射峰,所得结果具有更高的可信度.研究结果表明:PAN原丝中的高分子链沿纤维轴高度取向,表观晶粒尺寸为6.5 nm左右;经过预氧化处理,纤维中的有序结构遭到破坏,表观晶粒尺寸锐减.纤维中逐渐形成梯形结构并沿纤维轴取向,从而形成新的有序结构;经过碳化处理后,环状梯形结构转变为碳的层状结构,层状结构沿纤维轴取向形成X射线衍射中的衍射域,表现为表观晶粒尺寸.随着碳化温度的提高,层状结构在垂直纤维轴方向的尺寸明显增加,沿纤维轴方向的取向提高,层状结构排列规整度提高.