关键词： 复合材料   Z-pin   高速冲击   分层   有限元分析  

摘要： 为了研究高速冲击下Z-pin增强碳纤维树脂基复合材料层合板的抗冲击性能，建立了一种针对高速冲击下Z-pin增强碳纤维树脂基复合材料层合板动态力学响应和损伤扩展的渐进损伤模型。该模型应用Hashin和Hou失效准则来预测纤维和基体损伤的萌生；采用零厚度内聚区模型在仿真中描述Z-pin的桥接效应和复合材料层间的损伤行为。使用VUMAT子程序编写相应的失效准则与损伤演化方法，在有限元软件ABAQUS中完成了复合材料层合板高速冲击的数值仿真分析，通过有限元模型预测得到损伤区域形貌、层间分层的损伤分布均与试验结果较好吻合，验证了该模型的有效性。进一步研究不同铺层顺序、不同冲击位置下，Z-pin对于碳纤维树脂基复合材料的抗冲击性能的改善情况。研究结果表明，[0/45/90/-45]4s铺层顺序的Z-pin增强层合板的承载力更大、抗冲击性更好。

关键词： 催化剂   复合材料   制氢   g-C3N4   ZnIn2S4  

摘要： 石墨氮化碳(g-C3N4)基材料光催化制氢是当前氢能领域的研究热点，但高效g-C3N4材料的设计和合成仍然是一个重大挑战。本工作利用超分子自组装合成策略和水热反应构建了硫掺杂管状g-C3N4/层状ZnIn2S4复合材料，研究了复合材料的光催化性能并揭示机理。结果表明，S掺杂管状g-C3N4具有较大的比表面积、较高的结晶度和较强的还原能力，能够提供足够的反应位点并促进光生电子-空穴转移，与ZnIn2S4形成II型异质结后，提升了材料的光吸收能力和光生电子-空穴分离效率，明显增强了光催化制氢性能。10%S掺杂管状g-C3N4/层状ZnIn2S4的产氢速率最高，为1.64 mmol/(g·h)，分别是S掺杂管状g-C3N4和层状ZnIn2S4的82倍和2.3倍。

关键词： 响应面法   碳纤维复合材料   固化变形   优化设计  

摘要： 针对复合材料固化成型残余应力导致固化变形的问题，本文采用顺序热-力耦合的数值模拟方法预测复合材料固化变形。通过热压罐成型工艺制备构件，基于响应面法探究工艺参数对固化变形的影响研究和控制。以各数据点所测数据为基础建立响应面模型，得到最优固化工艺参数。结果表明，通过顺序热-力耦合方式进行数值模拟，构件最大变形与实验结果之间的误差为14.56%。利用响应面优化得到的最优固化工艺，其固化变形的预测值与实验测得的最大变形之间的最大偏差不超过36.17%，优化后最大变形量较传统工艺降低55.38%。

关键词： 木材   水凝胶   改性   生物相容性  

摘要： 木材作为地球上最丰富的生物质资源,拥有可再生、可持续、可降解以及生物相容性等诸多优点,在家具、建筑、包装等领域发挥着重要作用。水凝胶是一类亲水性三维网状交联结构的软材料,在药物输送、人透肌肉和传感器等领域中展现出广阔的应用前景。从绿色可持续发展的角度出发,将木材独特的层次结构与理化性质引入水凝胶体系,构建集多种优异性能于一体的新型木材-水凝胶复合材料,为木材的高值化利用提供了新途径。本研究对木材-水凝胶复合材料的研究进展进行了综述。介绍了物理交联法和化学交联法这两种制备木材-水凝胶复合材料的方法,对两种交联方式的优缺点进行了阐述;基于木材-水凝胶复合材料在各向异性、离子电导率、可持续性和生物相容性等方面的优势,重点探讨了其在传感、储能、环境及生物医疗领域中的应用;从化学预处理、组分回收利用和结构优化等3个方面展望了木材在功能性水凝胶材料领域的应用前景。

关键词： 壳聚糖   磁性Fe   O   纳米粒子   电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)   工业废水   重金属  

摘要： 将改性壳聚糖与Fe3O4磁性纳米材料复合制备了一种壳聚糖磁性纳米复合吸附材料CSB@Fe3O4NPs，具有比表面积大、吸附选择性高、易于分离等优势。以包含Cr、Cu、Zn、As、Se、Ag、Cd、Sb、Pb在内的9种重金属元素的模拟水样为研究对象，采用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）测定上述9种重金属元素的含量并优化吸附条件，探讨了CSB@Fe3O4NPs对工业废水中重金属元素的吸附效果。结果表明，在吸附温度为20 ℃，重金属元素初始质量浓度不超过5 mg·L-1，CSB@ Fe3O4NPs用量为10 mg，溶液pH 6.0的条件下超声120 min，能较好地吸附上述9种重金属元素。对3种实际工业废水中9种重金属元素的吸附率进行了测试，除3#水样的Cr元素的吸附率为34.4%外，其余吸附率均在71.9%～94.2%内。

关键词： 木质素   复合材料   强韧性   界面设计   分子机制  

摘要： 具有绿色、低碳特性的强韧复合材料正逐渐发展成为未来结构和功能应用的理想材料。作为天然的生物质资源，木质素独特的生物活性、亲疏水性、纳米尺度的可调节性、分子设计的灵活性及生物相容性等使其在强韧医学承载材料、可折叠电子设备等领域展现出巨大的应用前景。基于近年来木质素基强韧复合材料取得的进展，文中综述了木质素基强韧复合材料的界面设计策略及其增强增韧分子机制，重点讨论了氢键、静电、金属配位、疏水等物理相互作用和非动态共价交联、动态共价交联等化学作用及物理-化学协同作用在木质素基强韧复合材料中的设计策略和分子机制研究进展。此外，文中分析了木质素基强韧复合材料面临的主要挑战及未来的发展方向，以启发高性能木质素基强韧复合材料的构建和应用。

关键词： Cu-Al层状复合材料   高温无氧轧制   力学性能   导电性能   Ansys模拟  

摘要： 为了解决传统冷轧工艺制备Cu-Al层状复合材料时常出现的界面结合性能差和氧化物生成问题，本工作采用高温无氧轧制工艺制备了Cu/1060Al/Cu三层复合材料，并对其力学性能和导电性能进行了系统研究。结果表明，经过2道次轧制和350℃、2 h退火的Cu/1060Al/Cu三层复合材料具有最优的综合性能，屈服强度、抗拉强度和延伸率分别为94MPa、161 MPa和58%。三层复合材料在界面层的耦合作用和两侧Cu层对Al层的牵制作用下，拉伸断裂模式为协同断裂。Cu/1060Al/Cu三层复合材料的电导率达到70.1%(国际退火铜标准，IACS)，满足其作为导体材料的电导率指标要求。通过Ansys系统模拟了通交变电流时三层复合板内电流密度分布变化情况，控制电流密度分布形式的主要因素是电流频率，通高频电流时电流密度分布具备趋肤效应的典型特征；在相同的电流频率下，交变电流密度随Cu层占比的增加而逐渐增加。在设计Cu层占比时，单侧Cu层占比10.0%～17.5%是较合理的区间。

关键词： 熔融沉积成型(FDM)   玻璃纤维增强聚乳酸复合材料   拉伸强度   断裂伸长率  

摘要： 采用基于熔融沉积成型(FDM)的3D打印工艺，以玻璃纤维增强聚乳酸（GF/PLA)复合材料为打印原材料，分别通过桌面级丝材打印机和工业级粒料打印机打印测试样件（打印件），研究填充角度、打印速度、打印环境气氛及打印设备对打印件拉伸性能的影响。结果表明：填充方式对打印件的拉伸性能影响较为明显，0°方向填充的打印件拉伸强度和断裂伸长率均最大，0°/90°方向填充的次之，90°方向填充的最小；打印件的拉伸强度随打印速度的增大而降低，而断裂伸长率随打印速度的增大而增大，当打印速度从15mm/s提高到60mm/s时，拉伸强度降低了16.46%，断裂伸长率提高了68.70%；将打印成型仓进行隔绝氧气处理，可提高打印件的拉伸性能，在氩气氛围下打印的样件断裂伸长率显著提高；与丝材打印机制备的样件相比，粒料打印机制备的样件力学性能较佳，拉伸强度和断裂伸长率分别提高了3.78%和16.83%。

关键词： 石膏基复合材料(GC   )   脆性材料   力学性能   断裂韧性   纤维-基体界面调控   绿色建筑应用  

摘要： 纤维增强石膏基复合材料（FRGCS）凭借其优异的力学性能、环境友好性和可持续性，已成为现代建筑材料领域的研究热点。石膏原料来源广泛，既包括天然石膏（NG），也涵盖脱硫石膏、磷石膏等工业副产品。然而，传统石膏基材料存在脆性大、抗冲击性弱、耐湿性不足等固有缺陷，严重制约了其在承重结构和潮湿环境中的应用。近年来，研究者通过掺入植物纤维、合成纤维或矿物纤维对石膏基体进行改性，显著提升了复合材料的断裂韧性、抗弯强度和耐久性。大量研究表明，经过优化的FRGCS不仅保留了石膏材料防火、调湿、隔热的特性，还展现出卓越的损伤容限和变形能力，为工业副产石膏的高值化利用开辟了新途径。本文系统综述了纤维表面改性技术、纤维-基体界面调控方法以及纤维掺量对复合材料工作性能的影响机制，并对FRGCS在绿色建筑中的工程应用前景进行了展望，为该领域的后续研究提供了理论参考和技术支撑。

关键词： 长期植稻   团聚体   有机碳分子组成   傅里叶变换红外光谱   三维荧光光谱  

摘要： 作为陆地生态系统中重要的碳源和碳汇，稻田土壤有机质（SOM）积累过程已较为明晰，但团聚体中SOM分子组成的变化及其对SOM积累的作用机制尚不明确。本研究借助慈溪地区稻田土壤时间序列，结合傅里叶变换红外光谱（FTIR）和三维荧光光谱（3D-EEM）技术，探究长期植稻土壤不同粒径团聚体中SOM分子组成的变化特征及其在固碳过程中的贡献。结果表明：大团聚体（>250 μm）和微团聚体（<250 μm）中的有机碳含量均在前100年快速增加，之后缓慢增长。脂肪族类SOM在植稻100年间由12%～13%快速降至1%，而芳香族类SOM 由16%～17%增至30%～38%。可溶性有机质（DOM）中的色氨酸类DOM由16%～17%增至33%，而富里酸和胡敏酸类腐殖质由41%～42%分别下降至36%～37%和31%。此后，各类组分均保持相对稳定。DOM的荧光指数（FI）和自生源指数（BIX）均先升后降，而腐殖化指数（HIX）则是先降后增。表明植稻初期微生物群落活跃，活性代谢物质含量高；长期植稻后，微生物持续产生复杂结构的腐殖类物质。综上所述，长期植稻下不同粒径团聚体中有机质分子组成的变化较小，但也进一步证实了稻田土壤有机碳的积累不仅受团聚体的化学吸附和物理保护的作用，微生物的转化作用同样重要。研究结果将为完善稻田土壤有机碳积累机制以及土壤肥力的可持续提供科学依据。