新型碳材料

新型碳材料
一、前言
1、炭材料的結構多樣性
2、炭材料的功能多樣性
3、新型炭材料與傳統炭材料
4、炭材料在學術研究和工業界的重要性

二、各種炭材料的認識與討論
1、示范課：各種炭材料樣品認識
2、討論課：生活中的炭材料舉例

三、有關碳材料的基礎知識
1、碳的原子結合方式及其同素異形體
碳的原子結構，SP雜化方式，3種同素異形體
2、碳化和石墨化
原料，碳化反應，石墨化，中間相
3、碳材料的性能
物理，機械，化學和表面性能
4、表征方法
XRD/SAXRD, SEM/TEM, AFM/STEM, EDS, RAMAN，MOESSBAUER，TG－DTA，比表面積測定，化學分析，光學顯微分析，光譜學分析

四、碳石墨原料的制備
1、天然石墨的加工
種類及資源分布，鱗片，微晶和塊狀石墨，開采與提純
2、人造石墨的制備
高取向熱解石墨（HOPG），核石墨，各向同性高密石墨，玻璃碳

五、石墨層間化合物
1、概念與分類
GIC概念，各類GIC、階結構及層間距
2、合成方法
化學氧化法，電化學法，光化學法，雙室氣相法，熔鹽法，其它
3、結構，性能和應用
層間和面內結構，電學，電池電極，催化和氣體貯藏等性能，屏蔽等應用

六、膨脹石墨
1、膨脹石墨的顯微結構及其吸附性能
制備工藝，結構特點，吸附性能
2、柔性石墨的制造工藝
可膨脹石墨和柔性石墨的制造工藝
3、柔性石墨的性能及其應用
柔性石墨的機械，物理、化學和機械性能，各種應用舉例

七、碳纖維及其復合材料
1、碳纖維的種類及其性能
PAN基，瀝青基，粘膠基，氣相生長系
2、碳纖維的制造工藝
PAN基，瀝青基，粘膠基，氣相生長系
3、碳纖維增強復合材料
長切，短切和無紡布增強碳，混凝土，金屬，陶瓷和聚合物基復合材料
4、應用
土木建筑，飛機，汽車，體育用品等

八、多孔碳材料
1、分類及特點
粉末，顆粒，纖維狀，結構和性能特點
2、制造工藝
原料選擇，碳化和活化工藝
3、應用
吸附，空氣和水凈化，催化劑載體，分子篩等

九、富勒烯和納米碳管
1、C60和納米碳管的發現及意義
2、結構特點
3、制備方法
4、性能及其應用前景

十、儲能用炭材料
1、氣體存儲用炭材料
2、電池用炭材料

十一、期末同學報告

參考教材：
1. Carbon Materials for Advanced Technology, Edited by Timothy D. Burchell, Pergamon, 1999。 (可以在教材發行中心購買,帶學生證每本32元)
2. 新?炭素材料入門,日本炭素材料學會編寫,中國金屬學會炭素材料專業委員會編譯,1999年。(可以向康飛宇老師借閱)
3. New Carbons – Control of Structure and Functions, Michio Inagaki, Elsevier, 2000.
4. 完美的對稱 － 富勒烯的意外發現，李濤譯，上海科技教育出版社，1999年。
5. Carbon Nanotubes – Preparation and Properties, Edited by Thomas W. Ebbesen, CRC, 1997.


考試方式：平時聽課和討論30分；期末寫報告70分(口頭30分，書面40分)。
報告要求：自選一個新型炭材料的題目，寫一篇5000字左右的綜述性論文，需參考5－7篇文獻（至少有3篇外文文獻），最后報告每人20分鐘，討論10分鐘。
康飛宇Email: fykang@tsinghua.edu.cn
Tel：62794636（O）