An advanced method to manufacture hierarchically structured carbide-derived carbon monoliths
An advanced method to manufacture hierarchically structured carbide-derived carbon monoliths
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一种制造分级结构的碳化物衍生碳块的先进方法
DOI：
10.1016/j.carbon.2013.12.052
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发表时间：
2014
期刊：
影响因子：
10.9
通讯作者：
B.J.M. Etzold
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
T. Fey;B. Zierath;A. Kern;P. Greil;B.J.M. Etzold
介绍了一种在纳米和μm范围内具有层次化结构的碳化物衍生碳(CDC)整体的制备方法。基础是基于生物形态方法制造具有μm孔隙率的多孔多孔碳化硅陶瓷，然后通过氯气反应提取将其共形转化为CDC。与传统的制备方法相比，该碳化硅陶瓷可以在较低的温度和较短的时间(1500℃，2小时)下烧结。碳化硅陶瓷的宏观孔体积(1-10μm通道尺寸)为0.56g−1，相当于所得CDC中的1.5g−1。最终的碳材料表现出额外的纳米孔体积为0.525微升−1，平均狭缝孔径为0.86微米。高孔CDC的力学稳定性优异(弯曲强度2.1±0.2GPA，修正的威布尔模数8.7，特征强度2.2 Mpa，杨氏模数10.0±100.5GPA)。碳化物整体的反应萃取表现出很高的反应速率，约.与无孔样品相比，二维样品的速度更快(95×)。因此，可以以较低的成本进行结构碳化物和CDC的制造。
The preparation of carbide-derived carbon (CDC) monoliths with a hierarchically structure in the nm and μm range is presented. Basis is the manufacturing of porous cellular SiC ceramics based on a biomorphous approach with μm porosity and subsequent conformal conversion to CDC by reactive extraction with chlorine. The SiC ceramics can be sintered at low temperatures and short times (1500 °C, 2 h) compared to classical preparation methods. The SiC ceramics show a macro pore volume (1–10 μm channel size) of 0.56 ml g−1, which corresponds to 1.5 ml g−1in the resulting CDC. The final carbon material exhibits an additional nano pore volume of 0.525 ml g−1with a mean slit pore size of 0.86 nm. Mechanical stabilities of the highly porous CDC are excellent (bending strength 2.1 ± 0.2 MPa, corrected Weibull modulus 8.7, characteristic strength 2.2 MPa and Youngs modulus 10.0 ± 0.5 GPa). The reactive extraction of the carbide monoliths shows very high reaction rates, approx. two dimensions faster (95×) compared to non-porous samples. Thus the manufacturing of the structured carbide and CDC can be performed at lower costs.
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