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化學氣相滲入碳碳複合材料緻密化研究

為了解決PALLADIUM 毛毯的問題，作者葉凱潔 這樣論述：

碳纖維增強碳基體複合材料簡稱碳/碳（C/C）複合材料，是由碳纖維或織物、 編織物等增強相與碳基體相組成的一種複合材料，經常使用在航太、核能、汽車或國防工業上，除了在低密度、高強度、耐磨損、低燒蝕率、高抗熱震性及低熱膨脹係數等優勢之外，在極高溫時的機械強度，也是許多金屬材料所無法比擬，故其材料及製程技術之發展愈來愈具有重要性。碳/碳複合材料通常為多孔隙材料，為提升其應用於航空、火箭噴嘴等高溫環境之耐用特性，通常必須將其孔隙填滿。目前，最被各界接受且實際應用於量產的緻密化工藝為化學氣相滲透法（Chemical Vapor Infiltration , CVI），此製程先將碳纖維材料的工件置於高溫

爐中加熱，再通入烴類碳源氣體，烴類氣體於高溫爐中分解成碳、氫。其中，碳原子會擴散並於工件的纖維空隙中沉積下來，減少材料之間的空隙。透過此項製程，可提升碳/碳複合材料的緻密性。然而，其製程中之各項參數及其影響皆為各先進國家之工業及國防機密，因此，為提升我國防工業之研發能量，本研究利用高分子奈米鈀觸媒為催化劑，再分別以乙炔及甲烷為碳源進行CVI製程研究，除緻密化碳/碳複合材料外，並可降低傳統緻密化製程所需大量節省工時及成本。研究中觀察添加氫氣流量、重複浸置成長次數、製程溫度及持溫時間等製程參數對CVI結果之影響，並找出最佳化之製程參數。研究結果顯示添加氫氣可有效提升鈀觸媒活性，在通入甲烷流量為10

0 sccm 時，在成長溫度600℃、成長時間12 hr擁有最佳的效果，孔隙度可以從原材95%降低至65%，增重比幅度可提升到558%。而通入乙炔流量為5 sccm 時，在成長溫度600℃、成長時間12 hr擁有最佳的效果，孔隙度可以從原材95%降低至70%，增重比幅度可提升到176%。關鍵字：化學氣相滲入、碳/碳複合材料、緻密化處理