化学气相沉积

前言

第1章烃类气体的热解化学

1.1烃类气体热解的化学热力学

1.2气体基元化学反应速率的理论

1.3基元化学反应动力学的实验研究

1.4C1烃类气体热解的基元化学反应

1.5C2烃类气体热解的基元化学反应

1.6C3烃类气体的基元化学反应

1.7苯的热解化学

1.8初级芳香烃的生成化学

1.9稠环芳香烃的生成化学

1.9.1HACA化学反应模型

1.9.2芳香缩合模型

1.10氢原子和氢分子对芳香烃的生成和裂解化学的影响

参考文献

第2章热解炭的化学气相沉积

2.1烃类气体气相反应和表面反应的相互影响

2.2化学气相沉积过程中气体分子的运动

2.3化学气相沉积的表面反应动力学

2.3.1气体分子在固体表面的吸附

2.3.2气相反应和气-固相反应的相互作用

2.3.3热解炭化学气相沉积动力学常数的测定

2.4热解炭化学气相沉积的反应器

2.5常用烃类气体的物理和化学性质

2.5.1甲烷

2.5.2乙烷和丙烷

2.5.3乙烯和丙烯

2.5.4乙炔

2.5.51,3-丁二烯和苯

2.6几种主要烃类气体的热解与热解炭的化学气相沉积

2.7氢原子和氢气分子对热解炭化学气相沉积的影响

2.7.1计算化学研究结果

2.7.2表面过程

2.8炭材料表面氢浓度和活性位浓度的测定

2.8.1炭材料表面氢浓度的测定

2.8.2炭材料表面活性位浓度的测定

2.9烟炱和炭黑的生成

2.10气相生成富勒烯族化合物

2.11固体表面对热解炭化学气相沉积的影响

2.11.1金属表面对气相化学反应的影响

2.11.2金属对热解炭沉积速率的影响

2.12气相生成炭纤维和纳米碳管

2.13气相生成金刚石和类金刚石薄膜

2.14小结

参考文献

第3章热解炭的化学气相渗透

3.1化学气相渗透与炭/炭复合材料

3.2等温等压化学气相渗透

3.2.1基本化工技术

3.2.2包含复杂气固相反应的等温等压化学气相渗透

3.3等温等压化学气相渗透速率的模拟

3.4炭纤维多孔体内部的化学气相渗透

3.5非等温等压条件下进行的化学气相渗透

3.5.1等压-非等温条件下进行的化学气相渗透

3.5.2等温-非等压条件下进行的化学气相渗透

参考文献

第4章热解炭的结构和表征

4.1石墨和炭材料的结构特征

4.2热解炭的结构的变化：石墨化过程

4.3X射线衍射研究热解炭的微观结构

4.3.1基本结构参数的测量

4.3.2石墨化度

4.3.3各向异性化度

4.4拉曼光谱法研究热解炭的微观结构

4.5电子自旋共振法研究热解炭的微观结构

4.6偏光显微镜下热解炭的结构特征和分类

4.6.1透射光下的结构特征

4.6.2反射光下的结构特征

4.6.3根据消光角对热解炭材料的分类

4.7透射电子显微镜下热解炭的结构特征和分类

4.8扫描电子显微镜下热解炭的结构特征

4.9热解炭和炭/炭复合材料的孔结构

4.9.1热解炭内部的孔隙结构

4.9.2炭/炭复合材料内部的孔隙结构

4.9.3炭/炭复合材料的表面积的计算

参考文献

第5章热解炭微观结构的生成和变化

5.1固体碳微观结构的变化

5.1.1固体碳的相变化

5.1.2富勒烯转变成炭材料

5.1.3烃类分子液相热解生成炭材料的结构变化

5.1.4烃类分子生成热解炭的结构变化

5.2化学气相沉积条件下热解炭织态结构的生成和变化

5.3化学气相渗透条件下热解炭织态结构的生成和变化

5.4炭纤维表面对沉积热解炭结构的影响

5.5热解炭微观结构形成的机理：生长与形核

5.5.1单-组分均气相形核理论

5.5.2气-固非均相形核

5.5.3固体表面的非均相形核

5.6形核理论的物理化学模型

5.7Particle-Filler模型：织态结构形成的缺陷机制

参考文献

第6章热解炭与炭/炭复合材料的性能与应用

6.1热解炭的磁、电、热性能

6.1.1热解炭的磁电阻

6.1.2热解炭的热导率

6.1.3热解炭的热膨胀性能

6.2热解炭的力学性能

6.3炭纤维的类型和性能

6.4炭纤维和热解炭基体之间的界面

6.5炭/炭复合材料的导热和抗热震性能

6.6炭/炭复合材料的力学性能

6.7炭/炭复合材料的高温力学性能

6.8炭/炭复合材料的摩擦和磨损性能

6.9炭/炭复合材料的应用领域

参考文献

附图

　　本书是“当代杰出青年科学文库”丛书之一，该书论述了烃类气体热解与固体碳材料化学气相沉积等化工过程，力图运用化学反应工程的原理和方法，阐明热解化学、气体扩散和热效应等对沉积过程的影响、固体碳材料多尺度结构的生成机理与控制、炭材料微观结构与性能的内在关系等。全书共分6章，具体内容包括烃类气体的热解化学、热解炭的化学气相沉积、热解炭的化学气相渗透、热解炭的结构和表征等。该书可供各大院校作为教材使用，也可供从事相关专业的从业人员作为参考书使用。　　化学气相沉积是利用化工原理制备表面工程材料和复合材料的通用技术。本书论述了烃类气体热解与固体碳材料化学气相沉积等化工过程，力图运用化学反应工程的原理和方法，阐明热解化学、气体扩散和热效应等对沉积过程的影响、固体碳材料多尺度结构的生成机理与控制、炭材料微观结构与性能的内在关系等。　　本书可作为从事材料物理化学、表面工程材料、化学工程与工艺以及碳素材料科学研究人员的参考资料，也可用作碳素材料、表面工程、化学气相沉积、材料化学等专业的研究生、本科生的教学参考书。【作者简介】　　张伟刚：男，1968年生人，祖籍山东。1998年在中国科学院金属研究所获得材料学博士学位，曾经在德国卡尔斯鲁厄大学长期从事科研工作。现任中国科学院过程工程研究所研究员，多相复杂系统国家重点实验室副主任，是中国科学院“百人计划”获得者，博士研究生指导教师。主要研究方向包括：化学气相沉积与高温复合材料；航空发动机封严涂层材料；热喷涂涂层材料。曾经在学术刊物上发表论文40余篇，在学术会议上发表论文30余篇。