3。3 本章小结 23

结  论 24

致  谢 25

参 考 文 献 26

第一章 引  言

1。1 研究背景

碳纤维的综合性能被认为是顶级的，含碳量可以达到90%，是一种新型的碳材料[[[] D。 D。 Edie, K。 E。 Robinson, O。 Fleurot, S。 P。 Jones, and C。 C。 Fain, Carbon32:1045(1994)。]] 。上世纪50年代，由于发展空间技术的需要，碳纤维材料得到空前重视，之后便获得了飞速的发展[[[] S。 H。 Yoon, Y。 Korai, and I。 Mochida, Carbon31:849 (1993)。]]。碳纤维与金属材料相比，在物理性能上具有模量高、强度大、线膨胀系数小，密度低、等特点。碳纤维除了具有一般碳素材料的特效，还具有显著的各向异性柔软性，可用来加工成为各种织物，并且由于其比重较小，沿纤维轴方向强度高，使得碳纤维增强环氧树脂复合材料的比模量、比强度综合指标，高于现有其他材料 [[[] 碳纤维的发展与应用简介 ．南京科技网]]。由于碳纤维的质量小，强度大的特点，它被广泛应用于汽车，航空航天，国防等领域，大大减轻了汽车、飞行器的重量，同时保证了其强度，这意味着能源，材料的节约和工作效率的提升。此外，碳纤维也广泛应用于体育、休闲，像由碳纤维制成的球杆、钓鱼竿、自行车、高尔夫球杆，网球拍，羽毛球拍、等运动用品在获得更好的强度和柔韧性得同时也不会对重量造成太大负担，为人们的体育休闲带来更大方便。

然而以上都是关于碳纤维的物理性质和化学性质的应用，其热物性却并没有受到足够的关注。这主要是因为材料性能研究与市场息息相关，而微电子产业起步较晚，发展滞后，故对于碳纤维热物性的推动作用相对较小，使得碳纤维热物性的研究相对于该材料其他性质的研究出现断层。不过因为碳纤维的物理、化学、电磁方面性质得研究日趋成熟，市场需要在材料研究寻求新的突破与进展，碳纤维优良的热物性以及它在微尺度换热领域广阔的发展前景受到人们的关注。但是由于其尺寸较小，使得常规的方法测量它的热导率等相关热物性显得相对困难。目前主要是运用电学方法进行碳纤维热物性测量，常用的有T形法[[[] Zhang X,Fujiwara S,Fujii M。Measurements of thermalconductivity and electrical conductivity of a single carbon fiber[J]。International Journal of Thermophysics,2000,21]]、3ω法[[[5] Xie S,Li W,Pan Z,et al。 Mechanical and physical·256· 化工学报 第65卷 properties on carbon nanotube [J]。Journal of Physics andChemistry of Solids,2000,61 (7):1153-1158]][[[] Yi W,Lu L,Zhang D L,et al。Linear specific heat of carbon nanotubes [J]。Physical Review B,1999,59 (14):9015-9018]]，直流通电法[[[] Zhang X,Xie H,Fujll M,et al。Measurements of in-plane thermal conductivity and electrical conductivity of suspended platinum thin film [J]。Japan Journal of Thermophysical

Properties,2005,19 (1):9-14]][[[] Zhang X,Xie H,Fujii M,et al。Thermal and electrical conductivity of a suspended platinum nanofilm [J]。Applied Physics Letters,2005,86 (17):171912-3]]。电学方法实验条件容易实现，操作简单，并且精度高，但是也存在一定的缺陷，直流通电法和3ω法要求待测纤维电阻和温度有明确的线性关系才可以使用，T形法引入了附加电阻加大了实验难度，使得实验条件苛刻，这些问题限制了碳纤维热物性的测量。

1。2 发射率测量方法

  上面一节介绍了碳纤维在各领域的应用，提出了它的热物性的广阔应用前景和目前存在的限制其热物性测量的问题。以下是一些材料热物性的测量方法。