化學(xué)沉積修飾碳纖維區(qū)別于物理沉積修飾碳纖維，是將有反應(yīng)活性的物質(zhì)均勻的、穩(wěn)定的沉積在碳纖維表面。主要操作方法有電泳沉積、氣相化學(xué)沉積、部分噴涂沉積和其它納米顆粒沉積。有反應(yīng)活性的物質(zhì)（小分子、大分子、納米顆粒等）在碳纖維表面形成一層涂層，激活碳纖維表面活性。被激活表面活性的碳纖維制備碳纖維復(fù)合材料，在界面化學(xué)鍵接（或界面應(yīng)力傳遞）方式上可以分為直連型和包裹型兩種。在大部分情況下，科研工作者和企業(yè)生產(chǎn)者更傾向于選擇直連型界面化學(xué)鍵接方式，因?yàn)椋祭w維-活性物質(zhì)涂層-基體彼此之間靠共價(jià)鍵相連，可以得到更高機(jī)械強(qiáng)度的碳纖維復(fù)合材料。當(dāng)然，具體情況還須具體分析。
圖1 沉積方式示意圖
不同的沉積方法制備碳纖維復(fù)合材料會(huì)得到不同的增強(qiáng)效果。下面簡(jiǎn)要介紹一下電泳沉積和氣相化學(xué)沉積兩種方法：電泳沉積是在外加電場(chǎng)的作用下，將分散在液體懸浮液中的帶電粒子沉積在電荷相反的電極表面。在電泳沉積過(guò)程中，帶電粒子的電泳運(yùn)動(dòng)將導(dǎo)致粒子的聚集，從而在電極表面形成更加堅(jiān)硬和均勻的沉積物。按照過(guò)程前后，它主要包括帶電顆粒的移動(dòng)和沉積兩個(gè)階段。根據(jù)沉積板的性質(zhì)可分為陽(yáng)極和陰極電泳沉積。其中陰極電泳沉積是指帶正電的粒子沉積在陰極上，陽(yáng)極電泳沉積是指帶負(fù)電的粒子沉積在陽(yáng)極上。可見沉積模式受溶液 pH 以及顆粒表面電荷的影響。電泳沉積工藝通常使用電源和兩種電極（對(duì)電極和工作電極）以在電極之間提供所需的電場(chǎng)，它具有成本低、沉積速率高、易于操作、可控制沉積層厚度且沉積比較均勻的優(yōu)點(diǎn)。基于以上優(yōu)點(diǎn)，電泳沉積法可以通過(guò)調(diào)節(jié)電場(chǎng)強(qiáng)度、沉積時(shí)間、沉積顆粒類型等參數(shù)來(lái)調(diào)控纖維表面的沉積狀況從而用來(lái)改性纖維。圖2 就是一種電泳沉積酸化碳納米管的裝置示意圖。
圖2 電泳沉積酸化碳納米管的裝置示意圖（作者：Boccaccini）
氣相沉積法（CVD）是將兩種或者多種氣態(tài)原料在密閉的反應(yīng)室中，對(duì)催化劑類型、碳源、溫度和生長(zhǎng)時(shí)間等工藝參數(shù)為反應(yīng)條件發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，在碳纖維表面沉積新物質(zhì)的方法。該法是一項(xiàng)近二三十年發(fā)展起來(lái)的制備無(wú)機(jī)固體化合物的新技術(shù)。科研工作者利用乙炔、甲烷等氣態(tài)碳源在碳纖維表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)從而直接生成 CNT，成為目前最受歡迎的碳纖維接枝改性方法之一。氣相沉積法（CVD）法具有膜層致密均勻，與基體結(jié)合牢固的優(yōu)點(diǎn)。但它的缺點(diǎn)也比較明顯， 比如較高的處理溫度（600-1000℃）會(huì)對(duì)碳纖維本身造成熱損傷并影響其力學(xué)性能，此外在原位生長(zhǎng)碳納米管的過(guò)程中碳纖維還可能會(huì)被鎳、鈷、鐵等催化劑污染。在纖維改性領(lǐng)域，化學(xué)氣相沉積法是纖維表面改性的最重要的一種方法，通 常可通過(guò)調(diào)節(jié)化學(xué)氣相沉積的時(shí)間來(lái)控制沉積層的厚度。此外，它還會(huì)受到催化劑類型、溫度、碳源等因素的影響。
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