常压干燥法制备碳纤维增强型碳气凝胶.pdf

２０１３年第９期玻璃钢／复合材料４３常压干燥法制备碳纤维增强型碳气凝胶谈娟娟，孙超明，杨立平，陈锋（１．特种纤维复合材料国家重点实验室，北京１０２１０１；２．北京玻钢院复合材料有限公司，北京１０２１０１；３．武汉理工大学材料科学与工程学院，湖北武汉４３００７０）摘要：在传统方法制备碳气凝胶的基础上，以常压干燥代替超临界干燥，成功制备了碳气凝胶ＣＲＦｓ以及碳纤维针刺毡增强型碳气凝胶ＣＦ／ＣＲＦｓ，并通过ＳＥＭ、ＢＥＴ测试方法对两者的内部微观结构进行了表征。制备的ＣＲＦ具有典型的三维连续网络结构，催化剂含量不同影响了ＣＲＦ的骨架颗粒和孔径大小。在ＣＦ／ＣＲＦｓ内部，碳纤维针刺毡和ＣＲＦ能达到较好的复合效果，附着在纤维表面的ＣＲＦ保持了纳米网络结构，但是纤维对ＣＲＦ内部的骨架颗粒和孔径具有显著的影响，由力学分析得知碳纤维针刺毡的复合使ＣＲＦ具有较好的抗弯和抗压性能。关键词：碳气凝胶；碳纤维针刺毡；常压干燥中图分类号：ＴＢ３３２；ＴＱ１２７．１文献标识码：Ａ———文章编号：１００３０９９９（２０１３）０９００４３０５１引言“”新型碳纳米多孔材料碳气凝胶是一种新颖的块体纳米碳材料，具有质轻、比表面积大、孔隙率高、密度可调范围广、非晶态等特点。由于碳气凝胶结合了碳材料和纳米材料的诸多特点，并具有独特的声学、光学、电学、热学性能，因此其在军事、航天、…环保、能源、医药等领域具有广阔的应用前景。碳气凝胶的前驱体是有机气凝胶，ＰｅｋａｌａＲＷ＿２首次以间苯二酚（Ｒ）和甲醛（Ｆ）在碳酸钠（Ｃ）的催化作用下经溶胶凝胶法发生缩聚反应形成ＲＦ水凝胶，再采用超临界干燥脱除溶剂得到新型纳米ＲＦ气凝胶，继而ＲＦ气凝胶在惰性气氛中经高温碳化得到继承网络结构的碳气凝胶。这是气凝胶材料研究进程中一次具有开创性的进展，也是制备碳气凝胶的传统方法ｊ。通过调节间苯二酚和催化剂的摩尔比值（ｎ／）以及溶质的质量分数（ｗ）可以控制碳气凝胶的网络结构。在碳气凝胶制备过程中，为了避免凝胶干燥过程中液体的表面张力对凝胶纳米网络结构的破坏作用，通常采用超临界流体干燥装置。一来该装置必须能够承受一定的高温高压，危险性较大；二来制备工艺较复杂，成本较高。ＢＯＣＫＶ等６利用常压干燥成功制备出ＣＲＦ薄膜，为碳气凝胶的制备开辟了一条新思路。目前，国内外研究小组在采用常压干燥方法制备碳气凝胶时致力于研究如何提高碳气凝胶的比表面积，如在碳气’凝胶的制备后期采用二氧化碳活化工艺７；在体系的反应初期加入表面活性剂＇加或是采用其他酚类和醛类的反应单体等。针对碳气凝胶的强度低、脆性大、碳化过程中体积收缩大等缺点，目前采用掺人纤维来提高材料强度并限制干燥碳化过程中的体积收缩。本研究的工作即是在常压条件下制备碳气凝胶的基础上，利用碳纤维针刺毡增强碳气凝胶，并利用ＳＥＭ、ＢＥＴ及力学ｉ贝４试等对其进行了结构号眭能的表征。２实验部分２．１碳气凝胶的制备将间苯二酚（Ｒ）和甲醛（Ｆ）以１：２的摩尔比混合，加入去离子水作为溶剂，搅拌均匀，加入适量的催化剂碳酸钠（Ｎａ：ＣＯ），机械搅拌３０ｍｉｎ充分混合均匀后，密封于玻璃器皿内。这即是制备的先驱体溶液。将先驱体溶液分别于２５￣Ｃ、５０￣Ｃ和９０￣Ｃ陈化１ｄ、１ｄ和３ｄ，充分完成溶胶一凝胶反应，得到ＲＦ有机湿凝胶；接着以丙酮为溶剂置换有机湿凝胶中的水，将湿凝胶浸泡于丙酮中，浸泡３ｄ，每天更换２次丙酮，期间采用超声波加速丙酮和水的置换。将溶剂℃置换后得到的湿凝胶置于空气中自然晾干后在５０干燥２４ｈ，得到ＲＦ有机气凝胶。最后将有机气凝胶℃在Ｎ：保护下经过慢速升温至１０５０高温碳化４ｈ，收稿日期：２０１３￣１＿２４基金项目：科研院所技术开发项目（２０１１ＥＧ１３２１６８）作者简介：谈娟娟（１９８３一），女，博士，主要从事树脂基复合材料方面的研究。ｇ÷÷｜常压干燥法制备碳纤维增强型碳气凝胶２０１３年１２月制得碳气凝胶（ＣＲＦ）。２．２碳纤维增强型碳气凝胶的制备℃将按上述步骤制备的先驱体溶液在２５陈化１ｄ后，注入不同厚度的碳纤维针刺毡预制件中，密℃封于玻璃器皿内，接着分别于５０￣Ｃ和９０陈化１ｄ和３ｄ，充分完成溶胶．凝胶反应，得到纤维增强的ＲＦ有机湿凝胶。后续的溶剂置换、常压干燥和高温碳化过程与纯碳气凝胶的制备过程一致。２．３仪器与测试为确定ＲＦ有机气凝胶在碳化过程中的升温制度，采用热重分析仪（Ｅｔ本ＳＨＩＭＡＤＺＵ的ＤＴＧ－６０Ｈ型）测试ＲＦ有机气凝胶在氮气气氛中的热失重曲线。纤维增强碳气凝胶的密度采用质量体积法测得，气凝胶的碳化收率是样品碳化后与碳化前的质量比。采用场发射扫描电镜ＦＥＳＥＭ（Ｅｌ本ＪＥＯＬ的ＪＳＭ－６７０１Ｆ型）观察碳气凝胶的微观结构；采用ＢＥＴ（ＳＳＡ－４２００孔径及比表面积分析仪）测定碳气凝胶及纤维增强碳气凝胶的孔径和比表面积；采用电子万能试验机（ＩＮＳＴＲＯＮ一１１８５和ＣＳＳ－４４１００）分别进行纤维增强碳气凝胶的抗弯强度和抗压强度测试，参考标准分别为ＧＢ／Ｔ１４４９－２００５和ＧＢ／Ｔ１４４８．２００５。３结果与讨论在先驱体溶液的配制过程中，问苯二酚和催化剂的摩尔比值（ｎ／ｎ）和溶质的质量分数（）是两个至关重要的控制参量。ｎ／ｎ。决定着气凝胶的颗粒大小，ｎ／凡越大，即催化剂用量越小，颗粒尺寸越大；加决定着气凝胶的宏观密度，Ｗ越大，即溶剂的量越少，碳气凝胶颗粒堆积越紧密，结构越致密，宏≤观密度越大。据文献报道ｌｌＪ，２０％的溶胶由于溶剂太多而无法凝胶；当ｎ／ｎ￣＜５００时，Ｉ＞３０％的溶胶经凝胶后，孔洞太少而过于致密。因此恒定＝３０％，选取ｎ／ｎ＝１０００和１５００两种配比配制先驱体溶液，制备的ＲＦ有机气凝胶分别表示为ＲＦ１０００、ＲＦ１５００，对应的碳气凝胶表示为ＣＲＦＩＯ００、ＣＲＦ１５００，碳纤维增强型碳气凝胶表示为ＣＦ／ＣＲＦ１０００、ＣＦ／ＣＲＦ１５００。３．１ＲＦ有机气凝胶的热失重分析图１给出了有机气凝胶在氮气气氛中的热失重（ＴＧＡ）曲线图。从曲线中看出，在２００￣Ｃ之前的明显的失重峰是物理吸附水的脱除，在４５０￣Ｃ和６５０￣ＣＦ】Ｉ／ＣＭ曩一２Ｏ１３．Ｎｏｉ９附近有两个失重峰，３５０～７００￣Ｃ之间的热解失重最为迅速，有大量的小分子逸出。在有机气凝胶的碳化过程中，为了防止碳气凝胶块体的表面出现裂纹，此温区尤其需控制升温速率。其它配比下的先驱体溶液成型的有机气凝胶具有相似的热分解行为。因此设置了如图２所示的碳化升温程序，整个碳化过℃程在Ｎ，保护下进行。首先以３￣Ｃ／ｍｉｎ升至２５０恒温３０ｍｉｎ，是为了尽可能地脱除物理吸附水；接着以２￣Ｃ／ｍｉｎ的升温速率升至６５０ｏＣ后继续保温３０ｍｉｎ，使热解小分子在此温度平台缓慢释放；然后以３￣Ｃ／℃ｍｉｎ的升温速率升至１０５０后保温４ｈ，随后在Ｎ保护下随炉降温至室温，碳化过程结束。盖耋’ｇ０图１有机气凝胶ＲＦ１０００的热失重曲线Ｆｉｇ．１ＴＧＡｃｕｒｖｅｓｏｆｏｒｇａｎｉｃａｅｒｏｇｅｌｓＲＦ１０００图２ＲＦ有机气凝胶的碳化升温程序Ｆｉｇ．２Ｔｈｅｈｅａｔｉｎｇｐｒｏｃｅｄｕｒｅｉｎｃａｒｂｏｎｉｚａｔｉｏｎｏｆｏｒｇａｎｉｃａｅｒｏｇｅｌｓ３．２碳纤维增强型碳气凝胶的宏观状态图３给出了ＣＦ／ＣＲＦ１０００碳化前和碳化后的数码照片，可以清晰看到样品表面无明显裂纹，样品在碳化后基本无体积收缩，这得益于碳纤维针刺毡的骨架支撑作用。样品ＣＦ／ＣＲＦＩＯ００和ＣＦ／ＣＲＦ１５００在碳化前和碳化后的密度及组份列于表１中。表中数据显示常压干燥法制备碳纤维增强型碳气凝胶的中孔分布巧。一般认为：当相对压力Ｐ／Ｐ０小于０．１时，吸附主要是填充在微孔；当相对压力大于０．１后，吸附才发生在中孔和大孔。随着吸附相对压力的增加，样品的吸附量随之增加，当相对压力超过０．９以后，吸附量急剧上升。名墨磊目＞图７碳气凝胶ＣＲＦ１０００的吸附一脱附等温线Ｆｉｇ．７ＡｂｓｏｒｐｔｉｏｎａｎｄｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎｉｓｏｔｈｅｒｍａｌｃｕｒｖｅｓｏｆｃａｒｂｏｎａｅｒｏｇｅｌＣＲＦ１０００碳气凝胶及碳纤维增强型碳气凝胶的比表面积ＳＢＥＴ及单点法计算的总孔容积和平均孔径。列于表２中。从表中数据可知，不同催化剂含量下得到的ＣＲＦｓ的比表面积和总孔容积有一定差别；且随着催化剂含量的减小，比表面积和总孔容积有一定的减小，平均孔径却有一定的增加。由此可见，催化剂的含量不同可明显改变ＣＲＦ的内部孔结构。当采用碳纤维复合碳气凝胶后，比表面积和总孔容积大大降低，平均孔径增大，这是因为在复合碳气凝胶内部碳纤维针刺毡占据了很高的质量分数，也即是占有一定的体积含量。表２ＣＲＦｓ及ＣＦ／ＣＲＦｓ的ＢＥＴ测试性能参数Ｔａｂｌｅ２ＴｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆＢＥＴｔｅｓｔｉｎｇｆｏｒＣＲＦｓａｎｄＣＦ／ＣＲＦｓ３．５碳纤维增强型碳气凝胶的力学性能碳气凝胶与ＳｉＯ气凝胶类似，都是特殊的纳米多孔材料。在力学性能方面限制气凝胶推广应用的根源是其强度低、脆性大，难以直接应用。采用纤ＣＭ２０１３Ｎｏ９维复合气凝胶后，能借助纤维的高强度和高模量，赋予气凝胶一定的抗弯和抗压性能。因为纯气凝胶一旦受到外力作用，裂纹迅速扩展，除了产生新的断裂表面吸收能量外，没有其他能量吸收机制。当纤维复合气凝胶后，在受外力作用过程中，有了强大的能量吸收源，因此增加了破坏过程中能量的消耗。此碳纤维针刺毡复合碳气凝胶的弯曲强度和在１０％变形量时的压缩强度列于表３中。从表中数据可知，此纤维复合碳气凝胶在常温下具有较好的强度，这一结果非常有利于碳气凝胶作为多孔材料使用。表３碳纤维增强型碳气凝胶的力学性能Ｔａｂｌｅ３Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃａｒｂｏｎａｅｒｏｇｅｌｓ４结论以间苯二酚、甲醛为原料，碳酸钠为催化剂，经溶胶．凝胶、溶剂置换、常压干燥、高温碳化等一系列过程制备了碳气凝胶及碳纤维针刺毡增强型碳气凝胶。由ＳＥＭ、ＢＥＴ及力学测试分析结果得知，碳气凝胶具有良好的三维网络结构，催化剂含量不同可明显改变内部的骨架颗粒和孔结构；碳纤维针刺毡的复合对碳气凝胶本体内部结构产生了较大的影响，也使碳气凝胶具有一定的抗弯和抗压强度，起到了增强作用。本文采用常压干燥代替了超临界干燥，并且得到了表面无裂纹的纤维增强型碳气凝胶，简化了制备工艺，降低了制备成本，对推动碳气凝胶的应用具有参考价值。参考文献—［１］ＨｒｕｂｅｓｈＬＷ．Ａｅｒｏｇｅｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮｏｎＣｒｙｓｔａｌｌｉｎｅＳｏｌｉｄｓ，１９９８，２２５：３３５－３４２．—［２］ＰｅｋａｌａＲＷ．Ｏｒｇａｎｉｃａｅｒｏｇｅｌｓｆｒｏｍｔｈｅｐ０ｌｙｃｏｎｄｅｎｓａｔｉ０ｎｏｆｒｅｓｏｒｃｉｎｏｌｗｉｔｈｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅ，１９８９，２４（９）：３２２Ｉ－３２２７．［３］张栓勤，王钰，周斌等．碳气凝胶的纳米多孔微结构研究［Ｊ］．功能材料，１９９８，（１０）：１１２７－１１３０．［４］ＬｉａｎｇＣＨ，ＳｈａＧＹ，ＧｕｏＳＣ．Ｒｅｓｏｒｃｉｎｏｌ－ｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅａｅｒｏｇｅｌｓ—ｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌａｃｅｔｏｎｅｄｒｙｉｎｇ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮｏｎＣｒｙｓｔａｌ－—ｌｉｎｅＳｏｌｉｄｓ，２０００，２７１：１６７１７０．『５］ＨｏｒｉｋａｗａＴ，ＨａｙａｓｈｉＪ，ＭｏｕｒｏｙａｍａＫ．Ｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｉｌｉｔｙｏｆｐｏｒｅｃｈａｒ－２０１３年第９期玻璃钢／复合材料４７ａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｒｅｓｏｒｃｉｎｏｌ・ｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅｃａｒｂｏｎａｅｒｏｇｅｌ［Ｊ］．Ｃａｒｂｏｎ，—２００４，４２：１６２５１６３３．［６］ＳａｌｉｇｅｒＲ，ＢｏｃｋＶ，ＰｅｔｒｉｃｅｒｉｅＲ，ｅｔａ１．Ｃａｒｂｏｎａｅｍｇｅｌｓｆｒｏｍｄｉｌｕｔｅ——ｃａｔａｌｙｓｉｓｏｆｒｅｓｏｒｅｉｎｏｌｗｉｔｈｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮｏｎＣｒｙｓｔａｌ—ｌｉｎｅＳｏｌｉｄｓ，１９９７，２２１：１４４１５０．［７］侯今强，沈军，薛辉等．二氧化碳活化法制备高比表面积碳气凝胶［Ｊ］．过程工程学报，２００５，５（６）：６５１－６５３．［８］赵海霞．炭气凝胶的制备及在超级电容器电极中的应用［Ｄ］．大连理工大学，２００６．—［９］ＤｉｎｇｃａｉＷｕ，ＲｕｏｗｅｎＦｕ．ＲｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｏｒｇａｎｉｃｇｅｌｓｆｏｒａＳＵＣＣＥＳＳｆｕｌａｍｂｉｅｎｔｐｒｅｓｓｕｒｅｄｒｙｉｎｇｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆｃａｒｂｏｎａｅｒｏｇｅｌｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒ－ｎａｌｏｆＰｏｒｏｕｓＭａｔｅｒｉａｌｓ，２０ｏ８，１５：２９－３４．［１０］符若文，吴丁财．一种制备炭气凝胶的方法［Ｐ］．ＣＮｌ５８３５５５Ａ．２００５．［１１］符若文，吴丁财．常压干燥法制备有机气凝胶和炭气凝胶的方法［Ｐ］．ＣＮ１４８０３９２Ａ．２００４．［１２］秦仁喜，沈军，吴广明等．碳气凝胶的常压干燥制备及结构控制［Ｊ］．过程工程学报，２００４，４（５）：４２９－４３３．［１３］沈军，薛辉，吴广明，周斌．碳气凝胶的微结构控制［Ｊ］．同济大学学报，２００７，３５（６）：７７９－７８２．［１４］ＰｅｔｒｉｃｅｖｉｅＲ，ＧｌｏｒａＭ，ＦｆｉｃｋｅＪ．ＰｌａｎａｒｆｉｂｒｅｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃａｒｂｏｎａｅｒｏｇｅｌｓｆｏｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎＰＥＭｆｕｅｌｃｅｌｌｓ［Ｊ］．Ｃａｒｂｏｎ，２００１，３９：８５７－８６７．—［１５］ＳｉｎｇＫＳＷ，ＥｖｅｒｅｔｔＤＨ，ＨａｕｌＲＡＷ，ｅｔａ１．Ｒｅｐｏｒｔｉｎｇｐｈｙｓｉｓｏｒｐｔｉｏｎｄａｔａｆｏｒｇａｓ／ｓｏｌｉｄｓｙｓｔｅｍｓ［Ｊ］．ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＵｎｉｏｎｏｆＰｕｒｅａｎｄＡｐｐｌｉｅｄＣｈｅｍｉｓｔｒｙ，１９８５，５７（４）：６０３－６１９．［１６］ＢｌｉｎＪＬ，ＳｕＢＬ．Ｔａｉｌｏｒｉｎｇｐｏｒｅｓｉｚｅｏｆｏｒｄｅｒｅｄｍｅｓｏｐｏｒｏｕｓｓｉｌｉｃａｓｕｓｉｎｇｏｎｅｏｒｔｗｏｏｒｇａｎｉｃａｕｘｉｌｉａｒｉｅｓａｓｅｘｐａｎｄｅｒｓ［Ｊ］．Ｌａｎｇｍｕｉｒ，２００２，１８（１３）：５３０３－５３０８．［１７］冯坚，高庆福，冯军宗，姜勇刚．纤维增强ＳｉＯ２气凝胶隔热复合材料的制备及其性能［Ｊ］．国防科技大学学报，２０１０，３２（１）：４０－４４．ＣＡＲＢＯＮＦＩＢＥＲＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤＣＡＲＢＯＮＡＥＲＯＧＥＬＳⅢＰＲＥＰＡＲＥＤＢＹＡＭＢＮＴＰＲＥＳＳＵＲＥＤＲＹＩＮＧＴＡＮＪｕａｎ－ｊｕａｎ，ＳＵＮＣｈａｏ．ｍｉｎｇ，ＹＡＮＧＬｉ．ｐｉｎｇ，ＣＨＥＮＦｅｎｇ（１．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＡｄｖａｎｃｅｄＦｉｂｅｒＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０２１０１，Ｃｈｉｎａ；２．ＢｅｉｊｉｎｇＣｏｍｐｏｓｉｔｅＭａｔｅｒｉａｌｓＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０２１０１，Ｃｈｉｎａ；３．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃａｒｂｏｎａｅｒｏｇｅｌｓ（ＣＲＦｓ）ａｎｄｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｓｐｉｋｅｄｆｅｌｔｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃａｒｂｏｎａｅｒｏｇｅｌｓ（ＣＦ／ＣＲＦｓ）ｗｅｒｅｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙｐｒｅｐａｒｅｄｂｙａｍｂｉｅｎｔｐｒｅｓｓｕｒｅｄｒｙｉｎｇｉｎｓｔｅａｄｏｆｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌｄｒｙｉｎｇｂａｓｅｄｏｎｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｍｅｔｈｏｄｓ．ＴｈｅｉｎｔｅｒｎａｌｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｍｗａｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｂｙＳＥＭａｎｄＢＥＴ．ＴｈｅＣＲＦｓｐｏｓｓｅｓｓｅｄｔｙｐｉｃａｌｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｎｅｔｗｏｒｋ．Ｔｈｅａｍｏｕｎｔｏｆｃａｔａｌｙｓｔｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｔｈｅｓｉｚｅｏｆｔｈｅｆｒａｍｅｗｏｒｋｐａｒｔｉｃｌｅｓａｎｄｔｈｅｐｏｒｅｄｉａｍｅｔｅｒｓ．—Ｔｈｅｃａｒｂ０ｎｆｉｂｅｒａｎｄＣＲＦｓａｃｈｉｅｖｅｄａｆｉｎｅｃｏｍｐｌｅｘ．ａｎｄｔｈｅＣＲＦｓａｄｈｅｒｅｄｔｏｔｈｅｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｓｔｉｌｌｋｅｐｔｎａｎｏ－ｎｅｔｗｏｒｋｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｗｈｅｒｅａｓ，ｔｈｅｆｉｂｅｒｏｂｖｉｏｕｓｌｙａｆｆｅｃｔｅｄｔｈｅｓｉｚｅｏｆｔｈｅｉｎｎｅｒｆｒａｍｅｗｏｒｋｐａｒｔｉｃｌｅｓａｎｄｐｏｒｅｄｉａｍｅｔｅｒ，ｗｈｉｌｅｔｈｅｆｌｅｘｕｒａｌａｎｄｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｗｅｒｅｇｒｅａｔｌｙｅｎｈａｎｃｅｄｏｗｎｉｎｇｔｏｔｈｅｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｏｆｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｓｐｉｋｅｄｆｅｌｔｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｂｙｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃａｒｂｏｎａｅｒｏｇｅｌｓ；ｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｓｐｉｋｅｄｆｅｌｔ；ａｍｂｉｅｎｔｐｒｅｓｓｕｒｅｄｒｙｉｎｇ