关键词： 复合材料   增材制造   平面纤维取向   弹性模量   工艺参数  

摘要： 本文探究了熔融沉积成型和退火热处理的工艺参数对于短切碳纤维增强尼龙6微观纤维取向的影响,以及不同碳纤维长径比的该种材料熔融沉积成型后在纤维取向上的差异。通过在单层-单丝试样的顶面进行显微观察,使用Image J软件测量平面纤维取向角,得到不同工艺参数下的平面纤维取向分布直方图,并采用正态曲线拟合以便对比分析。实验结果显示,随着打印速度的提高,取向与打印方向保持一致的纤维数量呈先上升后下降的趋势,在V=40 mm/s时获得峰值,标准差σ为11.14,频率峰值为0.42;同时,拉伸模量也呈此变化趋势,通过Pearson相关系数计算,发现两者呈强相关,增材工艺参数对拉伸模量的影响与纤维取向的变化密切相关。纤维取向一致性并非随着加入碳纤维长径比的增大而提高,而是与制件中的保留长径比相关。不同退火温度下,当退火温度介于玻璃转化温度和结晶温度之间相对于靠近两者,对于纤维取向的影响更为显著,且在150℃下获得标准差为6.39、频率峰值为0.54的最优效果。

关键词： 双酚E氰酸酯   真空灌注成型   复合材料   力学性能  

摘要： 制作了双酚E氰酸酯浇铸体和真空灌注(VARI)复合材料,采用示差扫描量热仪(DSC)、万能电子试验机等设备对其理化性能进行测试,与市售灌注型环氧树脂复合材料的性能进行对比分析,通过外推法确定了双酚E氰酸酯在加入400 ppm二月桂酸二丁基锡的固化条件为140℃×2 h+200℃×2 h+240℃×3 h;双酚E氰酸酯复合材料的拉伸强度为613 MPa、弯曲强度为585 MPa、简支梁冲击韧性(平行)为449 KJ·m^(-2),均高于市售灌注型环氧树脂复合材料,因此通过VARI工艺能够以较低成本成型出对力学、耐热和透波要求较高的氰酸酯复合材料制品,对高温下的VARI工艺提出了一些建议。

关键词： 熔融沉积成型   碳纤维增强聚醚醚酮   低温   失效机理   力学性能  

摘要： 为研究碳纤维(CF)增强聚醚醚酮(PEEK)复合材料在低温环境下的失效机理,通过熔融沉积成型(FDM)技术制备了CF质量分数为10%的CF/PEEK复合材料试样。设计了5种温度梯度(25,-25,-75,-125,-175℃)下的低温拉伸试验,利用扫描电子显微镜(SEM)对试样断面形貌进行表征,分析了复合材料在不同温度下的力学性能、失效模式及界面性能变化。结果表明,随温度降低,CF/PEEK复合材料的拉伸强度持续下降,在-175℃时达到最低值12.83 MPa,较室温(81.93 MPa)降低了84.3%;而拉伸弹性模量呈现先减小后增大的趋势,在-75℃时最小为6.8 GPa,-175℃时升至最大值7.8 GPa。SEM观察表明,低温环境下复合材料的失效机制包括纤维脆性断裂、基体脆性断裂、纤维-基体界面脱黏及层间分层。其中,-175℃时层间空隙显著增大,表明复合材料界面结合性能严重衰退。PEEK与CF热膨胀系数差异导致界面区域热应力集中,加剧了低温下的界面脱黏;同时,低温抑制了分子链运动,虽增强了基体刚性,但限制了塑性变形能力,最终引发脆性断裂。上述结果揭示了CF/PEEK复合材料在低温下的多尺度失效机制,为该类复合材料的极端环境应用提供了借鉴。

关键词： 磷酸铵镁   二氧化硅   甲烷/煤尘复合爆炸   火焰传播   抑制机理  

摘要： 磷酸铵镁(MgNH_(4)PO_(4)·6H_(2)O)是污水处理管道中易生成的一种含磷管道堵塞物,为研究其对甲烷/煤尘复合爆炸的抑制效果,对磷酸铵镁晶体颗粒进行机械化学改性,制备了分散性良好的磷酸铵镁粉体(S-MAP),并用改进的哈特曼火焰传播实验系统研究了不同质量分数(20%、40%、60%、80%)的S-MAP对甲烷/煤尘复合爆炸火焰传播的抑制效果。实验结果表明:S-MAP的加入可以显著降低火焰传播速度、高度和亮度;随着S-MAP质量分数的提高,火焰传播高度由高于900 mm降低至134 mm,火焰传播平均速度由8.76 mm/ms降低至0.51 mm/ms;当S-MAP质量分数达到80%时,整个火焰传播过程只呈现微小火焰,可抑制住火焰的传播;抑爆机理方面,S-MAP分解能够吸收大量的热量起冷却作用,热分解产生的中间体能够吸附爆炸自由基以阻断爆炸链反应起吸附爆炸自由基作用,热分解产物能够稀释爆炸空间内氧气和可燃气体的浓度,同时热分解产物能够吸附在煤尘表面而隔绝氧气和热量的传递起窒息作用,三者的耦合效应抑制了甲烷/煤尘爆炸火焰的传播过程。

关键词： 120℃固化   增韧   环氧树脂   复合材料   性能研究  

摘要： 120℃固化增韧环氧碳纤维织物复合材料是目前航空应用的主要结构材料,针对大型复合材料制件蒙皮、隔板、肋、整流罩等典型结构使用120℃固化增韧环氧碳纤维织物复合材料的迫切需求,依托国内前期复合材料的研究基础和积累的经验,采用两步热熔法制备了120℃固化增韧环氧碳纤维织物复合材料,确定了典型固化成型工艺参数,对增韧树脂体系的DSC特性、红外光谱特征、流变性能等开展了研究,验证了耐热性和固化成形工艺适应性,评价了复合材料的物理性能、室温力学性能、韧性性能和高低温力学性能,建立了较为完备的性能数据。研究结果表明,制备的120℃固化增韧环氧碳纤维织物预浸料具有良好的工艺性,树脂含量精度达到了±2%、纤维面密度精度达到了±5%,可适用于热压罐成型工艺,满足了航空大尺寸制件成型对预浸料的控制要求。材料的玻璃化转变温度较高,复合材料性能满足指标要求,力学性能优异,在高温湿热条件下保持了较高的拉伸性能和层间剪切性能,耐湿热性良好,综合性能优异。

关键词： 催化化学   MoS_(2)   ZnO   光降解   四环素  

摘要： 采用水热法合成MoS_(2)/ZnO复合光催化剂,通过红外光谱、X射线粉末衍射、扫描电子显微镜、紫外漫反射光谱等多种测试方法对所合成的复合材料进行结构和性能分析。结果表明,MoS_(2)/ZnO复合光催化剂中,片层结构的MoS_(2)附着在棒状ZnO表面,在可见光区复合材料的光吸收能力有一定增强。光照射120 min,MoS_(2)加入量为质量分数1.5%时,MoS_(2)/ZnO(MZ-3)催化剂对15 mg·L^(-1)四环素降解率高达90.01%,高于纯ZnO光催化剂。5次循环稳定性测试实验表明,复合催化剂具有稳定的光降解性能。

关键词： 傅里叶变换红外光谱技术   中药   党参   产地   化学计量学  

摘要： 目的在实际检测中发现,31批不同产地党参的浸出率各不相同,最低和最高相差20.869%,所以即使是正品中药材,也会因为产地不同而有不一样的药效。而这31批党参的外形都十分相似,无法通过性状鉴别对其进行区分;又因为31批党参均为正品,其主要成分相同,无法用显微鉴别和薄层鉴别对其区分;而前人对中药产地判别的方式如液相色谱法、气相色谱法和聚合酶链式反应等方式,虽然准确但需要数小时甚至数天的专业人员检测。所以以党参为例,研究基于傅里叶变换红外光谱技术快速判别中药产地的方法。方法随机选取10批不同产地的党参,分别采集红外光谱数据;首先计算不同产地党参红外光谱的相似度并绘制相似度热图进行初步分析;对原始红外光谱进行5种不同方法预处理,建立偏最小二乘模型并选出最优处理方式,对选出的最优组进行聚类分析;利用连续投影算法选出最优处理方式组的最优波长,建立多光谱模型并计算出产地判别的回归方程;最后利用混淆矩阵对回归方程的判别性能进行验证。结果全光谱模型最优处理方法为归一化处理,10批不同产地的党参经最优处理后的光谱数据可通过聚类分析完全聚为10类,且相同产地的样品均聚在同一类别里;全光谱模型组的预测集决定系数R2 p为0.9800,对应的RMSEP为0.4067%,连续投影算法挑选出的13个最优波长建立的多光谱模型的预测集决定系数R2 p为0.9906,RMSEP为0.2804%,多光谱模型的预测性能优于全光谱模型,且需要输入的变量大大减少,省时省力准确度高;基于多光谱模型计算出的产地判别回归方程通过混淆矩阵的验证,得出其灵敏度和特异性均为97%以上,故认为回归方程可以快速准确地判别党参的产地。结论以中药党参为例研究的傅里叶红外光谱技术判别中药产地的方法快速、有效,为其他中药的产地判别研究提供思路,为后期开发中药快检设备提供理论基础。

关键词： 牡蛎   标准汤剂   量质传递   物相变化   特征图谱   X射线荧光光谱   X射线衍射光谱   傅里叶变换红外光谱  

摘要： 该研究对17批牡蛎(近江牡蛎)“药材-煅制饮片-饮片标准汤剂”过程的物相变化及量质传递进行分析。采用化学滴定法测定其主要成分碳酸钙(CaCO_(3))含量,计算出膏率和转移率,牡蛎药材、饮片、标准汤剂的CaCO_(3)质量分数范围分别为94.39%~98.80%、95.03%~99.22%、84.58%~90.47%,药材-饮片得率范围96.85%~98.55%,CaCO_(3)转移率范围96.92%~99.27%,饮片-标准汤剂出膏率范围2.86%~5.48%,CaCO_(3)转移率范围2.59%~5.13%。X射线荧光光谱(X-ray fluorescence,XRF)分析结果显示三者主要含钙(Ca)、钠(Na)、镁(Mg)、硅(Si)、氯(Cl)、溴(Br)、铝(Al)、铁(Fe)、铬(Cr)、锰(Mn)、钾(K)等元素,化学计量学结果显示药材-饮片差异性元素Cr、Fe、Si相对含量增加,饮片-标准汤剂Mg、Al、Br、K、Cl、Na等差异性元素的相对含量增加。采用粉末X射线衍射光谱(X-ray diffraction,XRD)技术建立了牡蛎药材、饮片和标准汤剂的XRD特征图谱,分析可见药材-饮片-标准汤剂过程中,三者主要物相均为方解石型CaCO_(3),未见晶型的转变或新物相的产生。采用傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)技术建立了牡蛎药材、饮片和标准汤剂的FTIR特征图谱,分析结果显示药材中存在O-H、C-H、C=O、C-O和CO_(3)^(2-)等基团的内部振动,煅制后因有机质成分损失,饮片及其标准汤剂未见C-H、C=O、C-O等基团对应的特征峰信息。综上,该研究通过测定CaCO_(3)含量,计算出膏率和转移率,比较药材-饮片-标准汤剂三者的元素变化,FTIR特征图谱及XRD特征图谱的差异,阐明了牡蛎药材-煅牡蛎饮片-标准汤剂过程的量质传递及物相变化,结果合理可靠,为后续煅牡蛎(近江牡蛎)配方颗粒的工艺研究和质量标准制定奠定了基础,为牡蛎等介类中药“药材-饮片-标准汤剂-配方颗粒”的全过程质量控制提供了思路与方法。

关键词： 放电等离子烧结   微合金化   TiAl基复合材料   微观组织   力学性能  

摘要： 目的采用放电等离子烧结(SPS)法,引入增强相Ti_(3)AlC_(2)制备Ti_(3)AlC_(2)/TiAl复合材料,添加Sn元素进行微合金化并加速复合材料烧结致密化过程,优化TiAl合金的力学性能和高温抗氧化性能,并探索高效制备技术。方法以Ti-48Al-2Cr-2Nb、Ti_(3)AlC_(2)和Sn粉为原料,通过引入2%(质量分数)Sn元素,促进烧结致密化并降低烧结温度,在900~1300℃的温度范围内烧结,研究不同烧结条件下材料的微观组织和力学性能,并对900℃高温抗氧化性能进行评估。结果未添加Sn元素时,复合材料孔隙较多,致密度为92.3%,添加Sn元素后,致密度提高至99.5%。复合材料的抗压强度和压缩率随着烧结温度的升高而增大,在1300℃/50 MPa/10 min℃的烧结条件下,复合材料的抗压强度和压缩率分别达1672 MPa和21.4%。在900℃氧化300 h后,复合材料表面形成致密的Al2O3保护层,阻止O原子进一步向基体扩散,氧化增重仅为1.37%,显著低于Ti-48Al-2Cr-2Nb合金的2.94%。结论增强相Ti_(3)AlC_(2)的引入和Sn微合金化显著提升了TiAl基复合材料的致密性、力学性能和抗氧化性。SPS技术是一种高效制备高性能TiAl基复合材料的手段,为其在高端装备中的应用提供了新思路。

关键词： CeO_(2)@g-C_(3)N_(5)   盐酸麻黄碱   盐酸伪麻黄碱   S型异质结   光催化降解   电化学检测  

摘要： 采用超声共沉淀法制备了不同质量比的CeO_(2)@g-C_(3)N_(5)复合材料,通过XRD、SEM、UV-Vis DRS、FTIR和XPS对催化剂进行了分析,瞬态光电流密度、EIS阻抗谱、PL光谱结果进一步证实了电荷转移特性.结果表明,CeO_(2)添加量相对于g-C_(3)N_(5)的质量比为2.5时复合材料性能最优.可见光条件下100 min内2.5CeO_(2)@g-C_(3)N_(5)对盐酸麻黄碱(EPH)、盐酸伪麻黄碱(PSE)的降解率可达到99.5%,经过10次循环实验后,降解率仍能达到90%以上.能带结构、电子转移理论预测及活性基团检测结果分析得出CeO_(2)@g-C_(3)N_(5)电荷转移遵循S型异质结机理,活性物种对光催化降解的贡献率依次是·O_(2)^(–)、·OH和h+.以2.5CeO_(2)@g-C_(3)N_(5)修饰GCE电极,构建新型传感器.循环伏安(CV)表征表明,2.5CeO_(2)@g-C_(3)N_(5)/GCE可以提供更多的电化学活性位点,能够显著提高电子转移能力,能够实现EPH与PSE同步检测,线性范围分别为0.01~1258、0.02~1151μmol·L^(-1),检测限(S/N=3)分别为1.2、1.3 nmol·L^(-1),灵敏度分别为0.451、0.493μA·μmoL^(-1)·L·cm-2.此电极对EPH与PSE具良好的选择性、重现性和稳定性,实际水样检测回收率在95.60%~103.67%之间,相对标准偏差小于3.6%.