碳材料具有高比强度、高比模量、耐热、耐化学腐蚀、耐摩擦、低电阻率、导热、抗辐射、减震、降噪等一系列优异的力学、热物理学以及电学性能,因而被广泛应用于航空航天、国防军事等尖端领域以及体育休闲用品、医疗器械、机械以及交通等民用行业。石墨化度是决定各类碳材料性能好坏最重要的指标之一。然而,碳材料的石墨化通常需要在很高的温度下才能使无定型的碳结构转变成高度有序的石墨层状结构；为了降低能耗,促进难石墨化的碳石墨化,通常在碳材料中添加某些无机或者有机催化剂以实现碳材料在较低的温度下获得较高石墨化度,即所谓的催化石墨化。本论文主要研究了一些新型催化剂及催化剂负载方法对酚醛树脂碳和聚丙烯腈(PAN)基碳纤维的催化石墨化,具体内容如下：(1)Mo-B催化PAN基碳纤维石墨化：采用溶胶-凝胶法在PAN基碳纤维表面修饰一层均匀的Mo-B催化剂涂层；该法可以替代常规的化学镀／电镀法负载催化剂的方式,操作简单、涂层均一、成份可控,催化效果好；研究了Mo、B、Mo-B催化剂对PAN基碳纤维石墨化度的影响。采用X射线衍射法、激光拉曼光谱法、扫描电镜以及高分辨投射电镜对2400℃高温石墨化后的碳纤维的结构变化进行表征。结果表明,Mo-B催化体系的催化石墨化效果比单独的Mo和B催化效果好,说明Mo-B溶胶催化体系对PAN基碳纤维石墨化具有很好的促进作用,当在碳纤维上修饰9.31wt.%Mo-4.64wt.％B并经2400℃高温热处理后其d002降低到0.3358 nm,Lc增高到28 nm。(2)外加磁场下酚醛树脂的Fe-Ni催化石墨化研究：碳材料的机电性能不仅仅取决于其石墨化程度,同时还取决于形成石墨的晶体结构和石墨层的取向。通过在酚醛树脂中掺杂适量的铁磁性催化剂Fe和Ni,然后在磁场的作用下进行碳化和石墨化热处理。结果表明,在Fe-Ni存在时,外加磁场(45 mT)不但可以更进一步的提高酚醛树脂的石墨化程度而且对新生成的石墨层的取向具有很好的导向作用；当催化剂含量为5wt.％Fe-5wt.％Ni时,外加磁场作用以及1200℃热处理温度下,酚醛树脂碳的d002降低到0.3355nm,002峰的半峰宽为0.103°,表现出了很好的石墨化程度；然而,在无磁场作用下其d002为0.3358 nm,半峰宽为0.305°,这说明铁磁性金属催化剂Fe和Ni对酚醛树脂具有很好的催化石墨化作用,同时在此基础上外加磁场可以更进一步的提高其石墨化程度,两者展示了很好的协同催化石墨化效果。(3)外加磁场下C/C复合材料的Fe-Ni催化石墨化及性能研究：由(2)可知,在Fe-Ni存在下,外加磁场不但可以提高酚醛树脂碳的石墨化度而且对新生成的石墨层也具有很好的导向作用。本文以短切PAN基碳纤维为增强体,酚醛树脂为基体碳源,采用液相浸渍的方法制备C/C复合材料。主要研究了外加磁场对C/C复合材料的Fe-Ni催化石墨化、电性能和力学性能影响。结果表明,磁场作用下对含有铁磁性催化剂Fe-Ni的C/C复合材料的石墨化具有较好的改善作用；C/C复合材料的石墨化度越高其电阻率越低,并且电阻率在不同的磁场方向上呈现出了显著的差异性,平行于磁场方向上比垂直方向上的电阻率更低；另外,随着复合材料石墨化度的提高其抗压强度发生显著的降低。