关键词： UHMWPE纤维   防弹防爆   仿生结构设计   界面改性   能力吸收机制   多功能一体化  

摘要： 超高分子量聚乙烯纤维凭借其高比强度、轻量化及优异能量吸收能力，已成为防弹防爆复合材料的核心组分。深入剖析了超高分子量聚乙烯纤维的特性及其在复合材料防护机制中的核心作用，系统评述了其在陶瓷复合装甲、金属层合结构及混杂体系等关键应用领域的最新研究进展与性能优化策略。重点探讨了基于先进表面功能化、仿生梯度/多级结构以及多功能集成等创新策略在提升界面强度、能量吸收效率和抗多次冲击能力方面的突破性进展。尽管取得显著进展，其固有的耐热性瓶颈、高端纤维国产化核心制备技术以及跨尺度仿真与标准化评价体系等深层次挑战仍需攻坚克难。未来发展趋势聚焦于智能响应型复合材料、绿色可持续制造、以及多功能一体化等前沿方向。

关键词： 平朔   煤泥   13C核磁共振波谱   傅里叶变换红外光谱   X射线光电子能谱   分子模型  

摘要： 煤的化学成分从根本上决定了其转化和利用途径。煤分子模型的建立与模拟可以降低实验成本和时间，提高研究效率。复杂的成煤植物和沉积环境导致煤化学成分的复杂性，因此准确构建能够真实反映煤物理化学性质的分子模型对开展煤炭清洁高效利用的研究至关重要。以山西平朔矿区煤泥为样本，通过13C核磁共振波谱、傅里叶变换红外光谱、X射线光电子能谱研究了煤中C、O、N元素的赋存形式，确定了各元素相对含量。结果表明，平朔煤泥中煤不存在芳香甲基，碳元素主要以单环、多环芳香碳形式存在，氧元素主要以酯基、羟基等形式存在，氮元素主要以吡啶型氮形式存在。根据煤质分析结果，构建了分子式为C136H150O18N2的平朔煤分子模型。13C核磁共振波谱预测验证与密度验证结果表明，模型谱线与实测谱线吻合度较高，模型密度与煤实际密度仅相差0.019 g/cm3，说明模型具有较好的代表性。这项研究为深入理解煤的化学结构提供了重要依据，也为煤的高效清洁转化奠定了理论基础。

关键词： 碳化硅基复合材料   增强技术   力学性能   制备工艺  

摘要： 单一相碳化硅陶瓷在断裂韧性和可靠性方面的局限性限制了其在更苛刻环境中的应用。综述了近年来碳化硅基复合材料在颗粒增强、晶须增强及纤维增强等方面的研究进展，重点讨论了不同增强体对材料力学性能的影响，分析了相关制备工艺及其对材料显微结构和最终性能的影响，最后对碳化硅未来的发展方向进行了展望。

关键词： 工艺参数   超高分子量聚乙烯纤维   水性聚氨酯   弹道性能  

摘要： 选用水性聚氨酯为基体，超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纤维为增强体，制备了单向正交结构的复合材料软质防弹层。基于弹道侵彻试验和无损检测表征研究了树脂模量、树脂含量和纤维展开程度对先进复合材料软质防弹层抗弹能力的影响。研究结果显示：采用低树脂含量、低模量树脂以及适当排布速率制备的UHMWPE复合材料展现出更为优异的弹道侵彻性能。低树脂含量提高了纤维占比，使得单位面密度内更多纤维承力；低模量树脂可以降低复合材料的刚度，允许更多次影响区域的纤维拔出和断裂；较快排布速率虽然可以提高生产效率，但是会产生更大的张力，在生产过程中对纤维产生损伤。通过分析各因素对复合材料弹道性能的影响，可以更好地设计弹道复合材料工艺参数，制备出先进复合材料软质防弹层。

关键词： 2D-C/SiC复合材料   预加载   氧化   界面损伤   残余性能   强度预测  

摘要： 为了深入揭示2D-C/SiC复合材料抗氧化性能的影响因素，通过预加载为两种不同密度2D-C/SiC材料引入基体开裂和界面脱粘损伤，然后进行700°C、900°C和1100°C静态氧化实验和室温剩余拉伸强度实验，研究了密度、细观损伤和温度对材料氧化剩余模量和强度的影响。实验结果显示：经高温氧化后，两种材料均发生了不同程度的软化和弱化现象，纤维拔出变长；材料力学性能的衰减与氧化温度以及预加载产生的细观损伤均为正相关；与密度较高的材料A相比，材料B的细观损伤更严重，氧化后性能下降幅度更大；随着氧化温度的升高，两种材料均发生了断裂模式的转变；密度较低的材料B在900°C氧化后力学性能衰减最严重，拉伸强度和模量损失率分别高达59.5%和29.8%。材料残余性能与纤维拔出长度的关联性表明，含有细观损伤的2D-C/SiC复合材料在高温氧化性环境中服役时，界面弱化是一个非常严重的问题。最后，采用基于物理-化学机制的氧化剩余拉伸强度模型，分析表征了两种2D-C/SiC材料的剩余拉伸强度性能，揭示了材料的氧化损伤细观关键因素，实现了氧化剩余拉伸强度的有效预测。

关键词： 石墨烯   铜基   复合材料   微观结构   显微硬度   电导率   致密度   摩擦磨损  

摘要： 随着材料科学的不断发展，高性能铜基复合材料在众多领域的需求日益凸显。石墨烯（Gr）作为一种具有卓越性能的新型材料，在改善铜基复合材料性能方面展现出巨大潜力，其优异的力学、电学和热学特性，为提升铜基复合材料的综合性能提供了新的可能。然而，Gr在铜基复合材料中的最佳含量以及其对微观结构和性能的具体作用仍需进一步研究，精确控制Gr含量以获得复合材料的最佳性能仍是一个亟待解决的挑战。旨在探讨Gr含量对铜基复合材料微观结构和性能的影响规律，为优化材料设计提供理论依据，并确定Gr的最佳含量以实现铜基复合材料性能的优化，采用粉末冶金法和放电等离子体烧结（SPS）技术制备了不同质量分数的石墨烯/铜基(Gr/Cu)复合材料，利用SEM、EDS、OM等分析测试手段对其微观组织形貌、显微硬度、电导率、致密度和摩擦磨损性能进行了研究。实验结果表明，与纯铜相比，当Gr质量分数为0.05%时，复合材料的晶粒最小，致密度达到85%，显微硬度提高了13%，电导率达到了79.0%IACS，复合材料综合性能达到最佳。当Gr质量分数为0.25%时，能够获得最稳定以及最低的摩擦系数。为Gr在复合材料中的广泛应用奠定了基础。

关键词： Fe/Co-CNT@NC   金属碳基复合材料   非均相电芬顿   自由基  

摘要： 高活性、强稳定性、宽泛pH响应能力的催化剂制备是非均相电芬顿（HEF）降解体系的研究重点。以双金属有机框架（MOF）为前驱体，通过混入三聚氰胺与甲醛，制备获得Fe/Co-CNT@NC新型催化剂。对不同温度制备的Fe/Co-CNT@NC进行表征，结果显示Fe/Co-CNT@NC-800具有高比表面积及丰富的活性结构，表现出优异的催化活性。以该催化剂构建HEF体系探究初始pH、电流、酸性橙G（AOG）质量浓度、催化剂负载量等因素对降解效果的影响，显示该催化体系在2.0-10.0的pH范围均表现出优良的催化降解性能。在pH=6.0、电流I=100 mA、AOG质量浓度为10 mg/L、催化剂负载量为2.5 mg/cm2时，AOG降解率达95.1%。通过探究Fe/Co-CNT@NC-800在HEF体系中的降解反应机理，表明自由基·OH与·O2-起主要降解作用且Fe、Co物种循环在自由基生成过程中起正向促进作用。此外，循环降解试验验证该催化剂具有良好的稳定性。

关键词： 金属有机框架材料   荧光素钠   ZIF-8   荧光传感   三嗪类除草剂  

摘要： 本研究通过浸泡法成功将荧光素钠（FSS）封装于ZIF-8框架中，简便高效地制备了一种新型的FSS@ZIF-8复合荧光传感材料。该材料在水溶液中表现出显著的荧光响应特性，能够对三嗪类除草剂2-羟基特丁津实现高选择性的荧光猝灭检测，即使在复杂基质干扰条件下仍具有优异的抗干扰能力。实验数据显示，该材料对2-羟基特丁津的检测限低至3.28×10-6mol/L，荧光猝灭常数Ksv为2.19×104M-1，展现出高灵敏度和高选择性的传感性能，荧光猝灭强度与2-羟基特丁津的浓度呈现良好线性关系，证实了其定量分析潜力。特别地，FSS@ZIF-8在不同溶剂、宽pH范围（4-12）、不同环境条件及长时间（10天）下均保持优异的荧光稳定性，并可在室温下实现目标物的快速检测，显著优于传统方法。机理分析揭示，荧光信号的动态变化与目标物浓度呈良好相关性，表明该材料在环境污染物检测中具有高灵敏度识别与定量分析的潜在应用价值。本研究不仅为三嗪类除草剂的检测提供了一种高效、便捷、高灵敏（LOD<3.3 μM）的荧光传感平台，也为基于金属有机框架材料（MOFs）的荧光传感器设计提供了新的思路。

关键词： 变刚度复合材料   相场模型   损伤分析   裂纹扩展   数值计算  

摘要： 本文针对变刚度复合材料开孔板的失效行为展开研究，通过其主应力分布拟合了曲线纤维的铺放路径，并构建了一个同时考虑各向异性和准脆性的相场模型，用以预测变刚度复合材料损伤演化行为。首先，在统一相场模型的基础上引入方向相关的裂纹面密度函数以刻画裂纹扩展过程中的各向异性特征。然后，构建了适用于混合失效模式的相场驱动力和损伤本构关系，从而使模型具备分析混合失效机制的能力。通过在UEL子程序中实现交替求解格式和构建单元分层结构，使得相场模型可以通过ABAQUS进行数值计算。为了验证相场模型的准确性与适用性，本文分别对直纤维和曲纤维复合材料的单边带缺口板进行损伤失效分析，结果表明该模型能够合理预测复合材料力学行为和裂纹扩展路径。最后，基于该模型开展了常刚度与变刚度开孔板的拉伸失效模拟与损伤演化分析。结果显示：各向异性相场模型表现出良好的模拟复合材料损伤演化与断裂的能力；以主应力方向为纤维路径设计的变刚度开孔板相较于常刚度开孔板拉伸强度显著提升。