研究機(jī)構(gòu)發(fā)現(xiàn),含纖維素的碳材料如木材,竹子或亞麻,可以開發(fā)致密或多孔的新型整體材料,這些碳材料可以直接用于各種生態(tài)板生產(chǎn),或進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為碳化硅陶瓷,該工藝不僅能夠生產(chǎn)板材,還能生產(chǎn)紙和紙板,雖然成本比傳統(tǒng)的刨花板和密度板要高,但是制成的木材與天然實(shí)木相比,特性非常相似,成本大大降低。
碳材料和碳化硅陶瓷的制造過程可以分三個(gè)階段描述,特定木材的生產(chǎn),復(fù)合材料,熱降解碳材料(碳化)和硅滲透生成陶瓷。原材料方面可用特定的木質(zhì)材料,如實(shí)木木基材料作為原料,木質(zhì)材料的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu),形狀和特征,尺寸以及密度可以滿足這種新型材料的生產(chǎn),也有一些碳材料都是由有機(jī)化合物生產(chǎn)的石油化學(xué)來源如是酚醛聚合物,瀝青,環(huán)氧樹脂和糠基樹脂都可以生產(chǎn)多孔碳材料,可通過木材碳化在受控的熱分解,在這個(gè)過程中木材的細(xì)胞解剖學(xué)特征保留在新的碳材料中。
多孔碳材料通過調(diào)整各種宏觀和微觀結(jié)構(gòu),具有不同的密度,粘合類型和顆粒大小,機(jī)械性能方面要強(qiáng)很多,木質(zhì)材料碳化可以產(chǎn)生無裂縫的整體多孔碳材料。碳化過程在惰性氣氛中進(jìn)行,需要確保碳材料無任何變形,碳化過程中,木質(zhì)材料會(huì)收縮減輕重量,尺寸變化在300到350攝氏度之間達(dá)到最大,木質(zhì)材料質(zhì)量損失介于55和80之間 %。 碳材料由幾乎純碳組成,元素有C98 %,H0.5 %,O1.5 %。除內(nèi)部結(jié)構(gòu)外,物理和機(jī)械性能受木質(zhì)材料參數(shù)如顆粒的影響,碳是多種材料的基礎(chǔ),種類繁多,多孔碳材料可用作例如過濾器,吸附劑, 電極和催化劑載體,還能制作新型的生態(tài)板。
由于木質(zhì)材料在碳化過程中的質(zhì)量損失和尺寸變化很大,所以改進(jìn)碳材料的成型程序,增加機(jī)械性能,通過碳化硅粉末和碳與熔融硅進(jìn)行合成生產(chǎn)出一種碳化硅陶瓷材料,實(shí)現(xiàn)了木材結(jié)構(gòu)與陶瓷材料的物理特性結(jié)合,板材的性能大大加強(qiáng),但是由于目前技術(shù)方面有一定缺陷,還有待開發(fā)。
采用碳化硅陶瓷原料,這些材料顯示出更高的特性,通過優(yōu)化密度,內(nèi)部 結(jié)構(gòu)和粘合劑含量,形成碳化硅陶瓷結(jié)構(gòu)和更強(qiáng)的機(jī)械性能,機(jī)械強(qiáng)度取決于其結(jié)構(gòu)和相組成,隨著碳化硅的增加,材料強(qiáng)度會(huì)提升很多,具有較高孔隙度。由這種技術(shù)生產(chǎn)的生態(tài)板將會(huì)有更強(qiáng)的耐磨性,板材強(qiáng)度更好,適合一些極端環(huán)境下的板材應(yīng)用,也適合地板等耐磨材料應(yīng)用,總之具有很好的市場前景。