关键词： 纤维增强气凝胶复合材料   层级多尺度   代表性体积单元   有限元   等效热导率  

摘要： 纤维增强气凝胶复合材料因其极低的热导率，在隔热材料领域展现出显著的应用潜力。本文提出了一种预报纤维增强气凝胶复合材料等效热导率的层级多尺度方法。首先，在微观尺度上，基于孔隙率和比表面积，构建了含气凝胶孔隙和骨架的立方空心球代表性体积单元(RVE)模型，采用有限元方法获得了气凝胶材料的等效热导率。然后，在细观尺度上，建立了考虑纤维面内方向随机分布特征的纤维增强气凝胶复合材料的RVE模型，将气凝胶等效热导率参数传入细观RVE模型中，模拟了纤维增强气凝胶复合材料的热流密度场分布，预报了复合材料的等效热导率，与实验结果的误差在10%以内，材料传热呈现出明显的各向异性。在此基础上，分析了不同纤维分布方式和纤维体积分数对纤维增强气凝胶复合材料等效热导率的影响。

关键词： 棉织物   Cu NWs   Ag/Cu NWs   柔性压力传感器   灵敏度  

摘要： 为了提升压力传感器的传感性能,采用新型浸渍-烘干法与原位反应相结合的工艺,制备了CuNWs/棉织物和Ag/CuNWs/棉织物2种压力传感器。首先,通过水热还原法合成CuNWs,再通过浸渍将CuNWs负载在棉纤维表面,得到CuNWs/棉织物复合材料的压力柔性传感器;由于银的导电性好,利用置换反应将Ag颗粒还原负载在CuNWs表面,制备了Ag/CuNWs/棉织物复合材料的柔性压力传感器。对两种复合材料进行了系列的结构表征和柔性压力传感性能测试。结果表明,CuNWs/棉织物压力传感器表现出1.76kPa-1的灵敏度,而银纳米颗粒的引入降低了Ag/CuNWs/棉织物复合材料的电阻,提升了其传感性能,灵敏度达到最高为2.48kPa-1,传感范围为0.26～1.05kPa,响应/恢复时间分别为300ms、200ms,传感器性能得到优化,可作为一种优良的柔性压力传感器使用。该研究为提升柔性压力传感器的性能提供了有效参考。

关键词： 三维编织复合材料圆管   轴向准静态压缩   高温   编织角   X射线显微CT  

摘要： 采用三维编织技术与真空辅助树脂传递模塑（VARTM）工艺制备了15°、25°、35°三种编织角度的三维编织芳纶/环氧树脂复合材料圆管，并对其在室温（20℃）和高温环境（80℃、110℃、140℃、170℃）下进行了轴向准静态压缩性能测试，结合体式显微镜及三维X射线显微断层扫描技术（显微CT），对破坏后的三维编织复合材料圆管宏观和内部损伤形态进行观察分析，根据实验结果揭示编织角和温度对三维编织芳纶/环氧树脂复合材料圆管结构件的准静态压缩性能和失效行为的耦合影响。研究结果表明：编织角增大导致纤维轴向承载能力降低，15°试样在室温下压缩强度（119.44 MPa）和模量（3.96 GPa）最高，而35°试样分别降至89.65 MPa和2.48 GPa。温度升高加剧环氧树脂软化与纤维/树脂界面脱粘，170℃时所有试样压缩强度降幅超过90%，破坏模式由室温下的纤维剪切断裂转变为高温下的基体开裂与纤维屈曲。研究内容可为纺织结构复合材料力学性能预测和可靠性设计提供理论依据，促进三维编织芳纶/环氧树脂复合材料管件在航空航天等领域的应用。

关键词： 纳米高岭土   环氧树脂   玻璃化转变温度   力学性能   分子动力学模拟  

摘要： 为了研究纳米高岭土的掺量对环氧树脂热性能和力学性能的影响，本研究以环氧树脂为基体并配以固化剂，以不同掺量下的纳米高岭土为填料构建了复合环氧树脂体系，分别考察了复合材料的玻璃化转变温度，弹性模量，剪切模量，泊松比，硬度等指标并计算了自由体积分数和相互作用能。结果表明：实验条件下当纳米高岭土掺量为10%时环氧复合材料的玻璃化转变温度达到最大值120.06℃、硬度达到最大值6H，杨氏模量为6.655GPa，剪切模量为2.594GPa，泊松比为0.283，热稳定性能和力学性能均达到了最佳。通过分子动力学模拟当复合材料的交联度为90%时模型在平衡状态下的能量波动较小并处于平衡状态，此状态下计算得到的玻璃化转变温度和力学性能在纳米高岭土掺量10%时为最优，与实验值基本吻合。纳米高岭土自身有着优异的热力学性质的同时其适量的掺入可有效降低自由体积分数，与环氧树脂之间良好的界面能相互作用对于提升高岭土/环氧树脂纳米复合材料的热稳定性能和力学性能有着十分重要的作用，为环氧纳米复合材料的微观角度研究提供了理论基础。

关键词： 纳米聚苯胺   丙烯酸酯聚合物   原位乳液聚合   水分散   聚苯胺/聚丙烯酸酯复合材料  

摘要： 通过研究纳米聚苯胺在水性丙烯酸酯乳液体系中的分散与聚合工艺获得兼具出色力学性能和耐热稳定性的纳米聚苯胺/聚丙烯酸酯（简称PANI/PA）复合材料，拓展了纳米聚苯胺的应用领域。文章首先通过预乳化分散技术和静置分层观察分析研究不同酸掺杂的纳米聚苯胺在水性丙烯酸酯乳液中的分散稳定性，而后采用原位乳液聚合技术合成PANI/PA复合乳液，以转化率和凝胶率为考核指标优化合成条件，并通过透射电镜、粒径分布、热性能分析等表征手段研究复合材料的物化和实用性能。研究结果表明：硫酸掺杂的纳米聚苯胺在水性丙烯酸酯乳液中分散效果最佳，最大分散量可达1%以上；PANI/PA复合乳液最佳聚合条件为：引发剂用量3500-4000mg·kg-1，乳化剂用量1.5-1.75g/100g，丙烯酸酯活性单体含量35%-40%，甲基丙烯酸甲酯（MMA）:丙烯酸丁酯（BA）=50:50-55:45；进一步，透射电镜和粒径分布检测表明随纳米聚苯胺用量增大，PANI/PA复合乳胶粒子形貌变得不规则，粒径分布变宽，合适的用量为0.5%-1%；PANI/PA复合乳胶膜热性能分析（玻璃化转变温度、热失重）和拉力试验结果表明，纳米聚苯胺的加入提升了乳胶膜的拉伸强度和耐热性能，消除了纯丙聚合物膜高温易发粘的缺陷。

关键词： NiPPc/MoS   电催化二氧化碳还原   导电载体   合成气   电催化剂  

摘要： 廉价、高活性且高效的电催化剂是降低二氧化碳(CO2)浓度并充分利用其还原产物的关键材料。在本文中，通过超声辅助溶液混合法合成了NiPPc/MoS2催化剂。MoS2导电载体为NiPPc提供了附着平面，并增强了整个催化剂的导电性，从而优化了NiPPc/MoS2的催化性能。催化剂负载后电流密度明显增加。7 wt.% NiPPc/MoS2在-1.0 V(与可逆氢电极（RHE）相比)时的电流密度为25 mA·cm-2。9 wt.% NiPPc/MoS2在-1.1 V（***）时，电流密度为43.20 mA·cm-2。7 wt.% NiPPc/MoS2所需的电位低于MoS2和NiPPc，且其Cdl值高于MoS2(0.639878 mF·cm-2)和NiPPc(0.809429 mF·cm-2)。此外，7 wt.% NiPPc/MoS2在-1.0 V和-1.1 V（***）时的CO部分电流密度分别为22.07 mA·cm-2和22.81 mA·cm-2，相应的FECO分别为86%和58%。同时，7 wt.% NiPPc/MoS2在高电位下展现出优异的合成气生产性能。

关键词： 分子动力学   电场   碳纳米管   环氧树脂   摩擦机制  

摘要： 利用分子动力学模拟电场作用下，碳纳米管（CNT）和环氧树脂（EP）间界面行为对材料结构稳定性的影响规律，探讨材料结构稳定性与摩擦性能间的相互关系。沿X轴方向（剪切方向）施加电场时，随着电场强度的增加，CNT更易维持原本竖直的状态，而EP分子链的运动活性提高，CNT与EP分子链间界面结合强度增强，从而改善材料的力学性能。电场引起的高静电力克服范德华力使EP分子链呈规律性排布，提高了材料内部分子链的有序性和结构稳定性。这有助于提高EP分子链的机械锁合能力，从而增强材料的抗变形能力与抗剪切能力。相比结构稳定性的改善作用，材料的摩擦因数更易受电场强度与施加的电场方向的影响。

关键词： 激动素   电化学传感器   羧基化氧化石墨烯   MXene   壳聚糖  

摘要： 制备了一种新型的检测激动素（KT）电化学传感器。该传感器以丝网印刷电极（SPE）为基底电极，采用羧基化氧化石墨烯（COOH-GO）、MXene、壳聚糖（CS）组成的复合材料作为修饰材料，采用滴涂法一步修饰在SPE表面；显著提高了电极的导电性和催化活性，实现了KT的检测。结果表明：该传感器可在5.00～500.00 μmol/L范围内检测KT，检测限为1.74 μmol/L；在生菜样本中的回收率为96.8%～103.4%，相对标准偏差（RSD）为2.2%～3.1%。该传感器具有较强的实际应用潜力。

关键词： 碳纤维复合材料   T型加筋壁板   一体化成型   模具设计   有限元模拟  

摘要： T型加筋壁板一体化成型技术是实现复合材料制件轻质、高强、低成本的重要手段。基于复合材料铺层过程中结构的变化，设计了蒙皮–加强筋一体化T型加筋壁板结构，并通过实体建模，结合复合材料的杨氏模量、剪切模量和泊松比以及线弹性本构模型，对一体化T型加筋壁板结构的服役行为进行了有限元模拟预测。有限元模拟分析结果表明，相比于传统的筋壁分离T型加筋壁板，蒙皮–加强筋一体化T型加筋壁板结构的静态力学性能优于传统T型加筋壁板结构。同时，通过调控蒙皮厚度，一体化T型加筋壁板的动态抗冲击能力可以达到传统T型加筋壁板相似水平。此外，为了验证所设计T型加筋壁板一体化成型技术的可行性，设计出一套易于操作、成本低廉、温度分布均匀、热变形可控的一体化模压成型模具，并对T型加筋壁板一体化模压成型工艺进行了探索。研究结果对T型加筋壁板一体化成型质量的控制具有指导意义。

关键词： 氮化硼   聚乙烯醇   薄膜   复合材料   力学性能   导热性能  

摘要： 为了满足当前电子设备对热界面材料高导热性能及高力学性能的要求，高填料含量的复合薄膜材料进入了人们的视野，但由于制作成本、实验难度等因素，兼顾力学、导热性能的超过50 wt%填料含量复合薄膜材料的研究仍然不足。本文使用简单的模板法，利用超声辅助液相剥离制备了高含量的六方氮化硼（hBN）纳米片/聚乙烯醇（PVA）复合薄膜材料，最高填料含量达80 wt%。对其力学性能和面内外导热性能的研究发现，该复合薄膜材料在高填料含量下具备高模量、高面内和面外热导率，尤其是模量达5.2 GPa、面内热导率达12-15 W/(m·K)，适合作为热界面材料加以应用。