中圖分類號(hào)：TQ127.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1004-0935（2025）07-01107-06

泡沫碳是一種由孔洞和相互連接的孔泡壁組成的具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的輕質(zhì)多孔材料[1，具有高孔隙率、高比表面積、低密度等特性[2-5]。這些優(yōu)異的性能使泡沫碳在化工、航空航天、電子等諸多技術(shù)領(lǐng)域極具應(yīng)用潛力[6-10]。通過(guò)對(duì)比其微觀結(jié)構(gòu)可以分為兩大類：石墨化和非石墨化泡沫碳[1]。非石墨化類型泡沫碳材料具有低導(dǎo)熱性，在絕熱、能量吸收和絕緣等方面可發(fā)揮其作用，因此此類型泡沫碳材料在隔熱領(lǐng)域有著較好的應(yīng)用前景[12-14]。

泡沫碳問(wèn)世于20世紀(jì)60年代末，最初的泡沫碳是由熱固性聚合物熱解得到的一種碳骨架或者是網(wǎng)狀的玻璃泡沫碳，這種方法制備的泡沫碳最大的缺點(diǎn)就是脆性大，無(wú)法用于結(jié)構(gòu)材料[15]。到了20世紀(jì)90年代，開(kāi)始有人嘗試使用其他原料制備泡沫碳，應(yīng)用高壓“造泡”法制備了中間相瀝青基泡沫碳，其有很高的強(qiáng)度和優(yōu)異的隔熱性能[16]。HAGER等結(jié)合一些前人的研究工作，通過(guò)數(shù)學(xué)建模分析，預(yù)測(cè)了不同于以往泡沫碳結(jié)構(gòu)的三維網(wǎng)狀韌帶結(jié)構(gòu)的石墨泡沫的存在[17]。2000 年KLETT以中間相瀝青為原料采用自揮發(fā)發(fā)泡法，制備了泡沫碳，這一發(fā)泡方法的問(wèn)世真正把導(dǎo)熱用泡沫碳變成了商品[18]。近幾年，呂永根教授[19]提出了利用超臨界溶劑制備中間相瀝青基泡沫碳的方法，該方法制備的泡沫孔隙率高，而且這種制備方法可以通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)泡條件，使其在導(dǎo)熱性能、導(dǎo)電性能上具有可調(diào)性，但該方法實(shí)驗(yàn)條件較為苛刻，一般實(shí)驗(yàn)室難以控制。制備中間相瀝青基泡沫碳時(shí)，雖然其原料強(qiáng)度高但原料混合后具有高黏性，對(duì)產(chǎn)品孔結(jié)構(gòu)的控制有一定難度，當(dāng)孔結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定時(shí)會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品發(fā)生開(kāi)裂等現(xiàn)象。

以蔗糖作為碳質(zhì)來(lái)源，采用微膠囊充當(dāng)孔隙形成劑，借助凝膠注模成型工藝，制備出蔗糖基分級(jí)多孔碳材料。由于前面學(xué)者進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)注模成型后的干燥過(guò)程中，樣品容易開(kāi)裂且容易出現(xiàn)成分分層[20]，使得產(chǎn)品產(chǎn)生變形，且對(duì)導(dǎo)熱和力學(xué)性能有不良影響。因此，加入聚氨酯海綿框架為改進(jìn)材料，優(yōu)化注模成型后產(chǎn)品開(kāi)裂及分層問(wèn)題，與傳統(tǒng)丙烯酰胺類泡沫碳產(chǎn)品進(jìn)行宏觀和性能對(duì)比，并分析討論了產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)聯(lián)性。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

丙烯酰胺、N，N-亞甲基雙丙烯酰胺、蔗糖、過(guò)硫酸銨，分析純，山東德盛新材料有限公司；催化劑四甲基乙二胺，廊坊乾耀科技有限公司；微膠囊、聚氨酯海綿，松本油脂制藥廠。

1.2 實(shí)驗(yàn)流程

前驅(qū)體制備過(guò)程：根據(jù)課題組的前期實(shí)驗(yàn)摸索[20]，按照質(zhì)量比例 3.4：1 將丙烯酰胺與 N，N-亞甲基雙丙烯酰胺2種單體進(jìn)行混合，加入 20mL 的去離子水后置于 50°C 的水浴鍋內(nèi)加熱并攪拌直至溶液變得透明。隨后，稱取適量蔗糖加入單體溶液中，繼續(xù)攪拌至蔗糖全部溶解。然后，加入一定量的微膠囊，并持續(xù)攪拌直到它們充分分散，最終獲得前驅(qū)體槳料。隨后，加入溶解 0.67g 過(guò)硫酸銨的引發(fā)劑溶液，攪拌，混合。接著，加入 3μL 左右四甲基乙二胺，加速攪拌 20s 。準(zhǔn)備好和模具尺寸相當(dāng)?shù)暮＞d泡沫，放入模具，隨即將漿料注入模具中，使料漿和海綿泡沫充分混合。最后，將模具放到70°C 的烘箱中，固化一段時(shí)間后脫模。在 60°C 條件下繼續(xù)干燥，直至壞體質(zhì)量變化很小趨于穩(wěn)定時(shí)取出。其中，改變蔗糖和微膠囊加入量，進(jìn)而調(diào)整最后產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和性能。

碳化過(guò)程：將前驅(qū)體置于箱式電阻爐中， 200°C 預(yù)碳化 3～4h ，得到泡沫碳中間體，再將泡沫碳中間體置于氣氛爐， 800‰ 碳化 3h ，自然冷卻后得到產(chǎn)品泡沫碳。

1.3 表征和測(cè)試方法

微觀結(jié)構(gòu)分析：采用美國(guó)塞默爾世爾科技公司的Apreo2C型發(fā)射電子掃描顯微鏡，觀察產(chǎn)品的微觀形貌。

樣品成分分析：使用上海力晶科學(xué)儀器公司的Empyrean型X射線衍射儀對(duì)泡沫碳3個(gè)階段產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)試。

樣品熱重分析：采用北京恒久實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司的HQT-1型熱分析儀對(duì)前驅(qū)體樣品進(jìn)行熱重分析。

產(chǎn)品導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定：使用上海林賽斯有限公司LFA型熱流法導(dǎo)熱儀對(duì)泡沫碳的導(dǎo)熱系數(shù)進(jìn)行測(cè)試。

產(chǎn)品力學(xué)性能測(cè)試：使用濟(jì)南新時(shí)代儀器有限公司的YAW-300D型抗折抗壓試驗(yàn)機(jī)測(cè)量產(chǎn)品的抗壓強(qiáng)度。

2 結(jié)果與討論

2.1泡沫碳材料制備過(guò)程分析

2.1.1樣品的熱分解過(guò)程

對(duì)蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 55% 、微膠囊含量為 70mL 的泡沫碳前驅(qū)體在2 0℃· m i n nbsp;- 1 "的升溫速率下進(jìn)行熱重分析，結(jié)果如圖1所示。由圖1可以看出，整個(gè)熱分解過(guò)程大致可以分為3個(gè)階段。在室溫升高至200 C 的過(guò)程中，產(chǎn)品質(zhì)量損失在 20% 左右。這個(gè)階段主要由于脫水反應(yīng)的發(fā)生，即前驅(qū)體中所含有的游離水及其他易揮發(fā)成分受熱后揮發(fā)。在此階段，應(yīng)對(duì)前驅(qū)體采取緩慢的梯度升溫方式進(jìn)行干燥處理，防止試樣因水分快速散失而出現(xiàn)孔隙、裂紋等缺陷。

在溫度從200 C 升至600 C 的過(guò)程中，前驅(qū)體的質(zhì)量損失速率達(dá)到最快，質(zhì)量損失在 48% 左右。這一階段的顯著失重主要是前驅(qū)體內(nèi)部有機(jī)小分子的化學(xué)反應(yīng)，特別是蔗糖分子中的羥基之間的縮合反應(yīng)以及微膠囊的熱分解。在 600^°C 至800 C 的溫度區(qū)間內(nèi)，泡沫碳的失重曲線呈現(xiàn)出平緩的趨勢(shì)其質(zhì)量損失在 10% 左右。當(dāng)溫度達(dá)到 800° 之后，熱重曲線幾乎變成一條直線，這表明碳化過(guò)程基本完成。第三階段的失重現(xiàn)象可能是由于蔗糖分子中的C一O一C鍵斷裂，產(chǎn)生了一氧化碳和二氧化碳，導(dǎo)致了碳的損失。由此可見(jiàn)，泡沫碳在碳化前期的失重速度較快，在這個(gè)過(guò)程中應(yīng)當(dāng)采取緩慢升溫的方式。當(dāng)溫度達(dá)到800℃時(shí)，碳化過(guò)程基本完成。將泡沫碳的碳化溫度設(shè)定在800 C 左右是較為合適的。

2.1.2樣品的宏觀形貌

分別制作傳統(tǒng)泡沫碳和該實(shí)驗(yàn)泡沫碳，在各個(gè)階段進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如圖2所示。

a、b、c—傳統(tǒng)泡沫碳前驅(qū)體、中間體、泡沫碳；d、e、f—該實(shí)驗(yàn)泡沫碳前驅(qū)體、中間體、泡沫碳。

由圖2可以看出，傳統(tǒng)泡沫碳在制備和后續(xù)碳化階段由于成分容易分層從而發(fā)生產(chǎn)品開(kāi)裂、翹曲現(xiàn)象，而該實(shí)驗(yàn)泡沫碳可以較好地改善這個(gè)問(wèn)題，這是由于加入了聚氨酯海綿后，使得整體成分分布更均勻，在碳化過(guò)程中產(chǎn)品有收縮現(xiàn)象，而聚氨酯海綿框架在產(chǎn)品收縮時(shí)起到支撐作用。

2.1.3 樣品的XRD分析

對(duì)蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 55% 、微膠囊含量為 70mL 的前驅(qū)體、中間體和泡沫碳進(jìn)行XRD分析，結(jié)果如圖3所示。

由圖3可以看出，前驅(qū)體的衍射峰較寬并且強(qiáng)度較低，表明此時(shí)產(chǎn)品內(nèi)部主要以無(wú)定形碳為主。中間體的衍射峰變窄，在 2θ=29^° 左右出現(xiàn)一個(gè)明顯衍射峰，通過(guò)對(duì)比分析成分為 CaCO₃ ，說(shuō)明預(yù)碳化后微膠囊并未分解，除出現(xiàn) CaCO₃ 峰，未出現(xiàn)其他明顯衍射峰，表明此時(shí)產(chǎn)品狀態(tài)是非石墨化結(jié)構(gòu)。泡沫碳的X射線衍射圖譜中展現(xiàn)出了若干衍射峰，分別位于 2θ 為 22^° 、 38^° 、 55^° 、 61^° 附近，分析成分為 CaO 。這些衍射峰的形成，主要是因?yàn)槲⒛z囊在分解過(guò)程中產(chǎn)生了部分的 CaO 。在 2θ=32^° 附近的衍射峰強(qiáng)度較低，成分為石墨碳。在 2θ=37^° ～47^° 出現(xiàn) CaCO₃ 峰值，是由于微膠囊沒(méi)有完全分解。由此可以看出，經(jīng)過(guò) 800‰ 碳化后的產(chǎn)品極少部分轉(zhuǎn)變成石墨化結(jié)構(gòu)，多數(shù)還是以無(wú)定碳為主的碳材料。

2.1.4樣品的 SEM分析

對(duì)蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 55% 、微膠囊含量為 70mL 的泡沫碳前驅(qū)體、泡沫碳中間體、泡沫碳及原料進(jìn)行掃描電鏡分析，結(jié)果如圖4所示。

由圖4可以看出，聚氨酯海綿大孔的孔徑為1mm 左右，造孔劑微膠囊的直徑為 （50～70）μm 。加入了聚氨酯海綿的前驅(qū)體材料中，可以明顯看到聚氨酯泡沫的大孔中存在著微膠囊造孔劑產(chǎn)生的小孔結(jié)構(gòu)，且大孔結(jié)構(gòu)和小孔結(jié)構(gòu)緊密相連接，孔的分布也很均勻，未發(fā)生明顯的分層情況，證明了加入聚氨酯海綿后，前驅(qū)體整體結(jié)構(gòu)更加均勻穩(wěn)定，表明加入聚氨酯海綿框架能夠很好地改善傳統(tǒng)泡沫碳產(chǎn)品成分分層的問(wèn)題。前驅(qū)體通過(guò)200℃的預(yù)碳化處理后成為中間體，孔結(jié)構(gòu)沒(méi)有發(fā)生明顯變化，200 C 預(yù)碳化后孔泡依然均勻分布在中間體內(nèi)部?？着萁Y(jié)構(gòu)沒(méi)有發(fā)生明顯變化，分層現(xiàn)象不明顯，說(shuō)明中間體材料未發(fā)生明顯的翹曲變形，這可能由于通過(guò) 200°C 預(yù)碳化處理后，聚氨酯海綿發(fā)生了收縮，大孔和小孔連接處出現(xiàn)了孔隙和界線從而使得內(nèi)部應(yīng)力互相對(duì)抗從而相互抵消，表明加入了聚氨酯泡沫后預(yù)碳化后材料的內(nèi)部應(yīng)力均勻，聚氨酯海綿框架起到良好的支撐作用。泡沫碳的孔泡結(jié)構(gòu)清晰，大孔結(jié)合小孔的結(jié)構(gòu)明顯，在其內(nèi)部沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯的開(kāi)裂情況，說(shuō)明碳化后整體結(jié)構(gòu)沒(méi)有發(fā)生變化，說(shuō)明加入聚氨酯海綿框架后，能夠?qū)φw結(jié)構(gòu)進(jìn)行支撐和保護(hù)，能使易分層的成分變得更均勻，從而改善了傳統(tǒng)丙烯酰胺類泡沫碳產(chǎn)品容易開(kāi)裂和分層的現(xiàn)象。

通過(guò)改變微膠囊造孔劑加入量來(lái)進(jìn)一步調(diào)節(jié)泡沫碳材料的孔結(jié)構(gòu)和閉孔率，進(jìn)而提高其隔熱效果。不同微膠囊含量泡沫碳SEM圖如圖5所示。由圖5可以看出，泡沫碳內(nèi)部孔泡清晰，隨著微膠囊添加量上升，泡沫碳內(nèi)部孔泡數(shù)量增多并連接緊密空隙之間的連接壁增多且略微變厚。進(jìn)一步增加微膠囊加入量，部分孔泡內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)裂縫，這是由于前驅(qū)體在干燥過(guò)程中水分子由液體變?yōu)闅怏w向外擴(kuò)散，沖破孔泡壁導(dǎo)致孔泡壁出現(xiàn)小或大的裂紋。

泡沫碳內(nèi)部孔泡數(shù)量和孔泡間的連通程度，會(huì)引起泡沫碳材料熱性能的變化，所以需要控制微膠囊加入量。通過(guò)對(duì)圖5的分析，微膠囊加入量控制在75mL 較適宜。

a—60mL；b—70mL；c—75mL；d—80mL。

2.2 導(dǎo)熱性能

分別改變蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)和微膠囊含量，進(jìn)行單一變量實(shí)驗(yàn)，測(cè)量不同蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)、不同微膠囊含量泡沫碳的導(dǎo)熱系數(shù)，結(jié)果如圖6所示。

由圖6（a）可以看出，泡沫碳的導(dǎo)熱系數(shù)與密度均展現(xiàn)出隨蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加而提升的趨勢(shì)。蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 55% 時(shí)，導(dǎo)熱系數(shù)為 0.089W?（mK）^- 1，密度為 0.93g?cm^-3 。這是由于蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大，材料的密實(shí)度上升，會(huì)傳遞更多的熱量[21]，當(dāng)蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低時(shí)，產(chǎn)品密實(shí)度相對(duì)較低，通過(guò)熱傳導(dǎo)方式傳遞的熱量較少，導(dǎo)致導(dǎo)熱系數(shù)低。隨著蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，材料的密實(shí)度逐漸增大，熱傳導(dǎo)傳播的熱量也隨之增加。由于熱量傳播效率的提高，導(dǎo)熱系數(shù)隨之增大。蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加時(shí)，產(chǎn)品密度隨之增加，這是由于蔗糖帶來(lái)更多的殘?zhí)剂?/p>

由圖6（b）可以看出，泡沫碳的導(dǎo)熱系數(shù)和密度都隨著微膠囊含量的增加而降低。其他含量不變時(shí)，只改變微膠囊含量，當(dāng)微膠囊為 60mL 時(shí)，導(dǎo)熱系數(shù)為 0.08W?（mK）^-1 ，密度為 0.91g?cm^-3 ，提高微膠囊含量達(dá)到 80mL 時(shí)，導(dǎo)熱系數(shù)降低至0.075W?（mK）^-1 ，密度降低至 0.77g?cm^-3 。由于熱量在多孔材料內(nèi)部通過(guò)熱傳導(dǎo)傳播，當(dāng)微膠囊的用量增大后，泡沫碳材料內(nèi)部的孔隙率也會(huì)增大，使得單位面積內(nèi)換熱面積減小，相當(dāng)于增加了材料的熱阻[22]，降低了熱量的傳導(dǎo)效率，因此泡沫碳材料的整體導(dǎo)熱系數(shù)會(huì)減小。隨著微膠囊的增加，產(chǎn)品密度隨之降低，這是由于微膠囊的增加使得產(chǎn)品內(nèi)部擁有更多的小孔結(jié)構(gòu)，所以會(huì)使產(chǎn)品密度減小。產(chǎn)品密度與產(chǎn)品的導(dǎo)熱性能有著緊密的關(guān)聯(lián)，導(dǎo)熱系數(shù)與產(chǎn)品密度呈正相關(guān)。

分別改變蔗糖和微膠囊含量，對(duì)比該實(shí)驗(yàn)和傳統(tǒng)丙烯酰胺類泡沫碳產(chǎn)品的導(dǎo)熱系數(shù)，結(jié)果如圖7所示。由圖7可以看出，2種泡沫碳材料的導(dǎo)熱系數(shù)都隨著蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而增高，都隨著微膠囊含量的增加而減少，與圖6結(jié)果一致。但是可以看出，傳統(tǒng)丙烯酰胺類泡沫碳材料的導(dǎo)熱系數(shù)整體都高于該實(shí)驗(yàn)的泡沫碳材料。這是由于該實(shí)驗(yàn)制備泡沫碳時(shí)，加入了聚氨酯海綿作為支撐框架，使得在制備前驅(qū)體時(shí)成分不容易發(fā)生分層，且海綿的大孔結(jié)構(gòu)與微膠囊造的小孔結(jié)合，使得產(chǎn)品的孔泡結(jié)構(gòu)均勻，熱能可以較迅速地通過(guò)泡沫碳內(nèi)部，減少了熱量堵塞的現(xiàn)象，從而降低了導(dǎo)熱系數(shù)。傳統(tǒng)丙烯酰胺泡沫碳由于微膠囊等成分在引發(fā)過(guò)程中容易發(fā)生上浮導(dǎo)致成分分層，使得產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定成分不均勻，導(dǎo)致孔泡結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，所以該實(shí)驗(yàn)泡沫碳隔熱性能要優(yōu)于傳統(tǒng)丙烯酰胺類泡沫碳。

2.3 力學(xué)性能

考察了蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)和微膠囊含量對(duì)泡沫碳產(chǎn)品壓縮性能的影響，結(jié)果如圖8所示。

由圖8（a）可以看出，微膠囊含量保持在 70mL 時(shí)，泡沫碳的抗壓強(qiáng)度與蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈現(xiàn)正相關(guān)性，泡沫碳在蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 40% 、 46% 、 50% 、 55% 時(shí)，其壓縮強(qiáng)度分別達(dá)到2.8、3.7、4.2、 4.7MPa 傳統(tǒng)丙烯酰胺類泡沫碳?jí)嚎s強(qiáng)度分別為2.1、2.6、2.9、 3.4MPa 。隨著蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，碳化后的產(chǎn)品有著更高的殘?zhí)剂?。這意味著在碳化過(guò)程中，更多的蔗糖轉(zhuǎn)化為了碳，形成了更牢固的碳框架。由于這種更堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品具有了更大的壓縮強(qiáng)度[23]，能夠承受更大的外力而不發(fā)生形變或破裂[24]因此，蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加對(duì)于提高產(chǎn)品的力學(xué)性能是有益的。

由在圖8（b）可以看出，蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)保持不變時(shí)，增加微膠囊的含量，泡沫碳的抗壓能力與微膠囊含量呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)，微膠囊含量由 60mL 上升到80mL 時(shí)，該實(shí)驗(yàn)泡沫碳?jí)嚎s強(qiáng)度由 3.9MPa 降低到 2.6MPa ，傳統(tǒng)丙烯酰胺類泡沫碳?jí)嚎s強(qiáng)度由3.2MPa 降低到 1.9MPa 。泡沫碳的壓縮強(qiáng)度隨著微膠囊含量增加而降低。此現(xiàn)象可歸因于微膠囊比例提升導(dǎo)致的泡沫碳內(nèi)孔隙結(jié)構(gòu)的擴(kuò)展[25]，進(jìn)而造成孔隙數(shù)量的顯著增長(zhǎng)，導(dǎo)致壓縮強(qiáng)度的減弱。通過(guò)觀察圖8兩組圖不難看出，該實(shí)驗(yàn)泡沫碳的壓縮強(qiáng)度整體高于傳統(tǒng)泡沫碳，傳統(tǒng)丙烯酰胺類泡沫碳的壓縮強(qiáng)度較低是因?yàn)槠溟_(kāi)裂翹曲現(xiàn)象導(dǎo)致的，而該實(shí)驗(yàn)泡沫碳在加入聚氨酯海綿后，分層現(xiàn)象得到明顯改善，使得泡沫碳內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。

3結(jié)論

1）通過(guò)加入聚氨酯海綿泡沫作為框架，改善了傳統(tǒng)丙烯酰胺類泡沫碳產(chǎn)品容易翹曲開(kāi)裂和成分分層的問(wèn)題，也改善了材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)被破壞的問(wèn)題，它使材料內(nèi)部應(yīng)力變均勻，從而內(nèi)部結(jié)構(gòu)得到保護(hù)，并且大孔結(jié)合小孔的分級(jí)結(jié)構(gòu)也使得此實(shí)驗(yàn)制備的泡沫碳性能要優(yōu)于傳統(tǒng)丙烯酰胺類泡沫碳。其中聚氨酯海綿一級(jí)孔的孔徑為 1mm ，造孔劑微膠囊產(chǎn)生的二級(jí)孔的孔徑為 60μm 。

2）泡沫碳的導(dǎo)熱系數(shù)、密度和抗壓強(qiáng)度都隨蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而增高，隨微膠囊含量的增加而降低，泡沫碳導(dǎo)熱系數(shù)為 0.074～0.089W?（m?K）^-1 ，密度為 0.77～0.93g?cm^-3 ，壓縮強(qiáng)度為 2.6～4.7MPa 。

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Preparation and Performance Analysis of Sucrose-Based Graded Foam Carbon

LIU Jiaming，LI Xin， QU Taiyu， XU Fangyi， SHI Man， YU Honghao， LIU Jingkun， YE Junhui （ShenyangLigongUniversity， ShenyangLiaoning 11O159， China）

Abstract： Sucrose-based graded foam carbon was prepared by gel injection molding， with sucrose and microcapsules as mainraw materials.The polyurethane sponge frame wasaddedtothe gelsystemtoimprove themolding dificultiessuchas warpage，cracking anddelamiatiodtoainacropooustcture.Itisexprient，tetepreparatisagesofcusor，tedatd carbon foam werecharacterizedandanalyzed，theapropriatecarbonizationtemperatureand weightlosschanges wereobtained by thermogravimetricanalysis（G），thematerialchangesof teproductinthecarbonzationprocesswerediscussedbyXDalsis， andthe microscopic morphology was analyzedbySEM，in which thepore sizeof the primary poreofpolyurethane sponge was 1mm ， and the pore size of the secondary pore produced by the pore-forming agent microcapsule was 60μm ，indicatingthattheproducthad goodhierarchicalsructure.Thetealonductivitydensityandompresivestrengthofteproducticreasedwithteiaseof sucrose massfraction，anddecreasedwiththeincreaseofmicrocapsulecontent.Theperformanceofthefoamedcarbonproducts in this experiment was beter than that of traditional acrylamide foam carbon products，with sucrose mass fraction of 40%-55% （2號(hào) and microcapsule content of 60-80mL ， the thermal conductivity of the product was 0.074-0.089W?（m?K）^-1 ，the density was （204號(hào) 0.77-0.93g?cm^-3 ，and the compressive strength was 2.6-4.7MPa

Key words： Foam carbon; Thermal conductivity; Mechanical properties; Microcapsules