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2018一蓑烟雨

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[交流] 碳布分类有哪些，做实验的碳布怎么选，怎么用，哪里可以获取，一篇分享清楚

碳布是一种碳纤维织物，是通过隔绝空气高温碳化一些纤维得到的碳纤维织物，大约90%的碳纤维是由聚丙烯腈(PNV)制成的其余10%由人造丝或石油沥青制成。碳布的生产一般需要经过PAN纤维碳化(88-95%含碳量)、真空烘烤(99+%含碳量)，所制备而成的。

碳纤维布的分类
碳布从性质分类有两大类
一，工程类碳布
工程类碳布，主要是具有优异的抗拉伸，抗断裂性能的一类碳布。这类碳布的划分，主要是从碳布材料机械性能作为划分，很多工程碳布对力学性能上有特殊要求，比如需要较强的抗拉伸性能，拉伸强度等，比如跑车上用的碳布，就有很强的抗拉伸性能；工程建筑维修的碳布就有很强的抗拉性能；还有很多高级的鱼竿，也是利用了工程碳布的抗拉伸性能。此类碳布还有众多用处，但是不是本次主要的研究对象，此处就不做过多的展开。

二，科研类碳布
科研类碳布，主要是具有优良导电性和表面活性吸附位点的碳布类型，此类碳布主要是具有较低的阻抗，也就是电阻低,因此可以用在各种电化学测试中。还有一部分碳布，表面会根据不同的需求，进行亲水疏水的处理，或者活性位点的处理，使得该碳布可以满足不同的电化学测试需求。注意需要提示一点的是，此处碳布为了电化学测试，是牺牲了一部分机械性能的，变得比较脆，一比较软，有一些甚至可以用手撕开，不过这都不影响碳布的电化学测试。首先先对目前市场上已有的一些碳布概念做一个简单的介绍：

各种科研类型的碳布分类

1. 第一类
1.1生碳布（raw carbon cloth)
主要由PAN纤维碳化得到，生碳布基材不具有亲水性，因其成分主要是碳（通常大于99wtF%）和氧，且由于在生产和运输过程中表面积累粉尘，生碳布表现出弱疏水性。根据不同厂家的生产工艺，生碳布被生产出来时表现出不同的疏水程度。
1.2亲水碳布（Hydrophilic carbon cloth)
一般是对生碳布进行化学氧化，酸处理，以使生碳布表面携带亲水基团，如-OH,-S0O -NO-等，但是此类官能团不稳定，随着时间的推移容易分解脱落，导致亲水碳布亲水效果变差。
2. 第二类
2.1疏水碳布（hydrophobi carbon cloth）
对生碳纸进行PTFE（聚四氟乙烯）处理，在表面涂敷一层疏水层，使得材料变得疏水。
2.2疏水微孔层碳布
对生碳纸进行PTFE处理成为疏水碳纸，其次在疏水碳纸表面用PTFE和微孔炭黑/石墨的混料进行涂布、烘干，得到的碳布。
3. 第三类
活性碳布/CDD碳布（created defects & deficiencies carbon cloth）
经过活化处理，有很多数量的活性位点，相比于前四种碳布，有超过三个数量级的活性位点，吸附和亲水能力也比一般的亲水碳布好很多。一般亲水碳布是加了一些官能团上去，变得亲水，但是亲水碳布添加的官能团会缓慢消失，亲水效果较差。活性碳布（CDD）不一样，碳布表面构造的缺陷和活性位点是在高温退火过程中产生的，可以永久存在于碳布表面，亲水效果比亲水碳布要强很多。

碳布在科研中的应用
1) 电池集流体涂敷
用碳布作为集流体涂敷，用生碳布就可以，因为本人亲测，亲水碳布和生碳布没有太大区别，一般的涂料用亲水碳布和生碳布差别不大。如果需要吸附效果好的涂敷，可以直接用活性碳布，因为其亲水效果，涂敷分散好滴一批。特别是对负载量要求大的和负载要求均匀的，可以用活性碳布，这个负载量比一般碳布大很多。如果只需要涂敷在集流体上，作为催化，或者电极材料的载体，那用生碳纸就可以。
2) 材料生长负载
一般电镀，沉积，生长或者化学反应负载的话，比较好用的是活性炭布，这个的负载量比一般的碳布可以多几个数量级，因为这个表面有很多活性位点，表面很容易负载，生长一些纳米材料，对于碳布基地生长的材料，这个碳布是比较好的优选。活性碳布上门比较容易生长一些纳米材料，其他碳布因为有疏水层，还有表面无活性位点，即使用强酸处理过，强行增加活性位点，也不容易生长物质。本人亲测过，用亲水碳布水热法生长材料上去，结果基本都没有生长上去，都脱落了。还有长mof也是，在表面合成的非常不均匀，东一块，西一块的，非常不均匀，用活性碳布的就好很多，控制生长速度可以得到比较均匀的生长层。水热反应可以得到很均匀的物质生长在活性碳布上，还有
3) 液流电池，燃料电池集流体
液流电池和燃料电池集流体需要较高的电导率，还有密集的孔道，因此可以用生碳布作为集流体，也可也尝试用接触面积较大的活性碳布作为集流体。电池界面可以充分接触和导电就行，碳布活性位点越多越好，可以有利于气体和液相界面的反应。
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b.该文是一般性的科普宣传文章，不是实验指导文章:如需选择合适的材料，请结合具体实验、文献。

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