关键词： GF/VE复合材料   分离式霍普金森压杆   劈裂拉伸   抗拉强度   能量耗散  

摘要： 为探究玻璃纤维增强乙烯基酯(GF/VE)复合材料的动态劈裂拉伸力学行为和能量耗散情况,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)等装置对5种不同GF含量的GF/VE复合材料进行巴西劈裂实验。借助高速摄像系统记录试样在动态加载中的变形破坏全过程,并分析试样在3种加载气压下(0.2、0.3、0.4 MPa)的能量耗散规律。结果表明:在巴西劈裂实验中,5种GF含量的GF/VE复合材料的入射能、反射能、吸收能及峰值应力均随加载气压的增加而增大。在相同加载气压下,GF/VE复合材料的静动态抗拉强度、吸收能密度和能量利用率在GF质量分数65%时均为最高,而GF质量分数70%时最低,入射能和反射能几乎不受GF含量的影响。研究成果可为GF增强树脂类脆性材料动态劈裂拉伸力学性能研究提供参考。

关键词： Yb_(2)Si_(2)O_(7)   复合材料   自愈合   裂纹   环境障涂层  

摘要： SiC_(f)/SiC陶瓷基复合材料满足新一代航空发动机高推重比的发展要求,但在发动机内部高温恶劣环境下,需用环境障涂层对该复合材料进行防护。目前环境障涂层在服役过程中不可避免地会产生裂纹,因此,需要开发一种具有自愈合能力的环境障涂层,在裂纹出现时及时修复。以Yb_(2)Si_(2)O_(7)材料为基础,分别采用放电等离子烧结和无压烧结制备了Yb_(2)Si_(2)O_(7)-SiC和Yb_(2)Si_(2)O_(7)-Yb_(2)SiO_(5)复合陶瓷,开展了Yb_(2)Si_(2)O_(7)基复合材料的自愈合行为研究,并探究了该复合材料作为自愈合环境障涂层材料的可行性。结果表明,向Yb_(2)Si_(2)O_(7)陶瓷中添加SiC第二相时,含5%和10%(质量分数,下同)SiC的Yb_(2)Si_(2)O_(7)-SiC复合材料在空气中1100℃热处理1 h后,由于表面的SiC氧化形成SiO_(2),SiO_(2)的填充作用以及反应引起的体积膨胀促进了裂纹愈合;而在1300℃下热处理,SiC大量氧化产生较大体积膨胀,含5%和10%SiC的Yb_(2)Si_(2)O_(7)-SiC复合材料内部反而出现新的裂纹。而向Yb_(2)Si_(2)O_(7)陶瓷中添加Yb_(2)SiO_(5)第二相可以促进材料致密化和裂纹愈合,当Yb_(2)SiO_(5)添加量为50%时,复合材料的裂纹愈合效率最高,约为78%,主要可归因于具有较高热膨胀系数的Yb 2SiO 5受热膨胀,对Yb_(2)Si_(2)O_(7)产生压应力,促进了裂纹愈合。

关键词： 硅基负极材料   碳纳米管包覆   循环性能  

摘要： 硅负极材料具有很高的理论比容量。然而,在合金/去合金化过程中,硅的体积膨胀超过300%,导致基于硅基负极材料的锂离子电池循环性能较差。通过球磨法将碳纳米管(CNT)负载在纳米硅(Si)上(CNT与Si的质量比为1︰4和1︰1),成功地制备出了具有包覆结构的碳纳米管/纳米硅(CNT/Si)复合材料。并在CNT与Si质量比为1︰1的CNT/Si复合结构中加入Nb_(2)O_(5),使得循环稳定性和倍率性能得以大幅提升。其中,质量比为2︰1︰1的CNT/Si/Nb_(2)O_(5)复合材料性能最优异,在0.4A/g电流密度下首次放电比容量为1042.4mAh/g,循环100圈后放电比容量为882.9mAh/g,在1A/g电流密度下放电比容量稳定在750mAh/g。

关键词： 剪切带   力学性能   金属玻璃   分子动力学   复合材料  

摘要： 引入第二相可以有效地提高金属玻璃基复合材料的塑性。本文通过大规模分子动力学模拟,研究了枝晶弥散分布在基体中的金属玻璃基复合材料试样在单轴拉伸载荷下的力学行为。结果表明:枝晶的聚集程度显著影响材料中剪切带的行为,并导致不同的材料拉伸塑性。枝晶体积分数较小时,金属玻璃基复合材料的塑性变形由剪切转换区(STZ)原子形成剪切带机制占主导,材料的屈服应力和峰值后应力降总体随枝晶聚集程度的减小而减小;枝晶体积分数较大时,材料塑性变形由枝晶内位错滑移机制占主导,材料的屈服强度和峰值后应力降总体随枝晶聚集程度的减小而增大;在枝晶体积分数中等的情况下,两种机制同时起作用且互相影响,使材料屈服应力和塑性变形能力随枝晶聚集程度变化而呈现复杂非单调的变化趋势。本文工作旨在为具有复杂第二相的金属玻璃基复合材料的设计提供指导。

关键词： 有机硅树脂   碳纳米管   气凝胶   吸波   防热  

摘要： 基于溶胶-凝胶方法,制备不同比例多壁碳纳米管改性有机硅树脂(CNT/OSR)气凝胶和针刺石英纤维增强CNT/有机硅树脂气凝胶(QF/SC)复合材料,探究CNT含量对有机硅气凝胶及其复合材料的微观结构、防热性能和吸波性能的影响规律。研究结果表明:进行物理修饰后的CNT与有机硅树脂表现出良好的相容性,构建起了微导电、导热通道;改性后树脂的热稳定性有了明显提升,当CNT的质量分数为15wt%时,失重10wt%对应温度T_(d10)提升111.1℃;QF/SC复合材料热导率在0.054~0.075 W/(m·K)之间,经600 s表面温度达1 000℃的烧蚀后,最大背温为145.1℃;引入碳纳米管的QF/SC复合材料介电性能显著提高,实测8~18 GHz内反射率峰值和有效带宽分别达到-29 dB和3 GHz。该项工作有望在航空航天科学和工业领域实现新的应用。

关键词： 结构仿生   吸能   增材制造   生物结构   应用   复合材料  

摘要： 吸能结构在人类生活中的广泛应用带动了大量能量吸收特性的科学研究和前沿技术发展。大自然长时间的选择使一些动植物具有特殊结构,这些特殊结构给予设计者灵感,仿生吸能结构被大量地研究。在此过程中,增材制造技术由于具有灵活性强、能够制造复杂结构及利用增材制造材料等特点,成为解决轻量化和复杂结构需求的理想选择。然而现阶段科研人员对仿生吸能结构领域的综述性研究较为有限,系统性的总结也相对缺乏,导致对整个技术的发展现状及面临的问题理解不够深入。本文主要对仿生薄壁结构、仿生板结构、仿生细胞结构和仿生建筑结构所对应动植物的结构与性能进行了系统性的总结,阐述了增材制造技术在仿生吸能结构领域的研究现状,以期为未来各行业仿生吸能结构的发展提供一定参考。

关键词： 介孔SiO_(2)微球   微米   Pickering乳液法   吸附   电极修饰材料   多巴胺  

摘要： 微米级介孔SiO_(2)微球具有单分散、比表面积大和对光漫反射等特点,在吸附、电子和化妆品等工业领域具有广泛应用,但制备粒径大于20μm的SiO_(2)微球仍具有挑战。研究通过Stöber法优化水醇比制备SiO_(2),将其疏水改性后作为Pickering乳液法的固体乳化剂成功制备了平均尺寸为41.8μm的单分散性SiO_(2)微球。SEM研究表明其表面存在裂纹,内部填充大量多孔纳米SiO_(2)球;N_(2)吸脱附测试表明其为介孔材料,经550℃煅烧后微球破碎,表面积增大为369.47 m^(2)/g。煅烧前后SiO_(2)微球对不同离子类型染料的吸附具有选择性。与Ni/Fe双金属-有机框架相比,煅烧后SiO_(2)微球与其复合作为电极进行电化学检测多巴胺的氧化峰电流提升了561.3%,灵敏度提升了51.0%,检出限为0.08μmol/L,大幅度提升了1172.9%,并具有良好的抗干扰能力。

关键词： 葡萄酒多糖   ATR-FTIR   无损检测   偏最小二乘回归法  

摘要： 为了开发干红葡萄酒中多糖类物质的快速无损检测方法,该研究通过衰减全反射-傅里叶变换红外光谱仪(attenuated total reflectance-fourier transform infrared,ATR-FTIR)结合化学计量学方法,建立了一种高效、精准的检测技术。试验以新疆产区100款干红葡萄酒为试材,通过高效液相色谱(high performance liquid chromatographyphotodiode array detection,HPLC-PDA)定量分析单糖,酒样中不同类别多糖含量依据各自特征结构的单糖浓度按照一定的摩尔比例进行计算,包括总可溶性多糖(total soluble polysaccharides,TSP)、甘露糖蛋白(mannoprotein,MP)、富含阿拉伯糖-半乳糖的多糖(arabinogalactan-rich polysaccharide,PRAG)、鼠李半乳糖醛酸聚糖Ⅱ型(rhamnogalacturonan Ⅱ,RG-Ⅱ)、高半乳糖醛酸聚糖(homogalacturonan,HG)和葡聚糖(glucan,GL)。葡萄酒的中红外光谱信息通过ATR-FTIR采集,采用标准正态变换(standard normal variate,SNV)和多元散射校正(multiplicative scatter correction,MSC)等方法进行光谱预处理,随后利用竞争性自适应重加权算法(competitve adaptive reweighted sampling,CARS)进行波段筛选,最后结合偏最小二乘回归(partial least squares regression,PLSR)和反向传播神经网络(backpropagation neural network,BPNN)两种建模方法,建模和预测以及评价指标用1900~900 cm^(−1)波段的光谱特征信息拟合HPLC-PDA测得几种多糖类物质的含量。结果表明,供试酒样之间不同类别多糖含量差异较大,其中TSP含量为221.38~1421.76 mg/L,MP为50.65~392.99 mg/L,PRAG为95.21~679.29 mg/L,RG-Ⅱ为20.47~305.62 mg/L,GL为2.16~422.46 mg/L,HG为0~483.44 mg/L。采用1900~900 cm^(−1)筛选出的特征信息拟合供试酒样中的几种多糖含量,利用线性与非线性校正方法建模,结果表明,ATR-FTIR模型对葡萄酒中几类多糖的含量均具备良好的预测能力。其中,PLSR模型的预测性能优于BPNN,多糖(TSP、MP、PRAG、RG-Ⅱ和GL)的特征波段和含量之间的PLSR模型训练集决定系数(R_(c)^(2))分别为0.98、0.96、0.92、0.99、0.98,预测集决定系数(R_(p)^(2))分别为0.85、0.92、0.83、0.83、0.84,训练集相对分析误差(relative prediction deviationfor the calibration set,RPDc)分别为6.50、5.31、3.62、9.10、7.86,预测集相对分析误差(relative prediction deviationfor the prediction set,RPDP)分别为2.68、3.99、2.44、2.52、2.37。该研究开发的ATR-FTIR检测干红葡萄酒多糖类物质的方法,利用多糖特征波段1900~900 cm^(−1)的光谱信息,可对TSP、MP、PRAG、RG-Ⅱ和GL几种多糖含量进行准确预测,具有快速无损检测干红葡萄酒中多糖类物质的应用潜力。

关键词： 催化剂工程   多金属氧酸盐   多酸基复合材料   生物质转化   污染物处理   电化学  

摘要： 多金属氧酸盐(POMs)作为一种多核配位聚合物,因其独特的结构和出色的物化性能,在催化、吸附和电化学等领域得到广泛应用。然而POMs易溶于极性溶剂的特性限制了其应用范围。为解决这一问题,研究者开发了基于POMs的复合材料。综述POMs复合材料在生物质转化、污染物处理和电化学领域的最新研究进展。POMs复合材料在提高催化剂稳定性、促进生物质大分子转化、增强废水处理和气体净化效率,以及提升电化学性能方面展现出显著优势。这些成果不仅克服了POMs易溶解的难题,还为相关领域的技术创新和应用提供了新的思路和方向。

关键词： 陶瓷基复合材料   高温力学性能测试   涡轮导向叶片   航空发动机  

摘要： 针对航空发动机涡轮导向叶片所用的陶瓷基复合材料的高温力学性能测试需求,设计开发一套测试系统。该系统由温度控制、载荷施加、数据采集和控制系统4个功能模块组成,采用比例-积分-微分(Proportion Integral Differential,PID)温度控制算法和模糊控制策略,实现了1600℃高温环境下的精确测试。对C/SiC复合材料样件的测试结果表明,系统在1600℃、300 MPa工况下的温度控制精度为±2.0℃,载荷控制精度为0.95%,应变测量精度为0.98με,数据采集稳定性达99.89%,满足用于涡轮导向叶片的陶瓷基复合材料的高温力学性能评价要求。