关键词： 清管器   聚乙烯醇   淀粉   溶解性能   力学性能  

摘要： 为解决传统清管器在天然气管道中运行时易遭受卡堵问题,可结合可溶性材料与传统的清管器技术制备新型可溶性清管器。以聚乙烯醇(PVAL)为基体、甘油为增塑剂、自制酯化淀粉为添加剂,采用熔融共混法制备酯化淀粉/PVAL复合材料。从复合材料的分子结构、微观形貌、热性能、表面亲疏水性、力学性能及溶解性能等方面,探讨甘油用量对酯化淀粉/PVAL复合材料性能的影响,以获得较佳的水溶性天然气管道清管器用复合材料配方。结果表明,加入甘油有利于复合材料的熔融加工,对复合材料的亲水性几乎没有影响,复合材料的热失重率和溶解速率均随甘油用量增加而增大,但同时力学性能变差。当PVAL用量为40 g、甘油用量为60 g、酯化淀粉用量为10 g时,酯化淀粉/PVAL复合材料具有一系列优异的综合性能,其熔点为125.5℃,200℃时的质量保持率为74.8%,水接触角为18.60°,拉伸强度为1.86 MPa,断裂伸长率为35.5%,室温下在去离子水中浸泡2 h后的质量损失率为52%,可用于制造可溶性清管器主体。

关键词： 气凝胶制备   二氧化硅   二氧化硅气凝胶   复合硅源气凝胶   干燥   制备  

摘要： 采取成本较低的常压干燥方式,分别以单硅源、双硅源和三硅源为前驱体制备了3种不同硅源的SiO_(2)气凝胶,并对其进行表征和性能测试。结果表明:以正硅酸四乙酯为基础硅源,将甲基三甲氧基硅烷以及二甲基二甲氧基硅烷作为共前驱体,成功制备出了3种不同硅源的SiO_(2)气凝胶,并且随着硅源的增多,SiO_(2)气凝胶的各项性能明显提升。热重分析结果表明:与单硅源制备的SiO_(2)气凝胶的质量损失15.98%相比,双硅源和三硅源制备的SiO_(2)气凝胶质量损失分别降低为11.63%和8.23%,减少了4.35%和7.75%,说明多种硅源的加入提高了SiO_(2)气凝胶的热稳定性,有效改善了SiO_(2)气凝胶在目前应用中存在的不足。

关键词： 伤口敷料   纤维膜   水凝胶   微观形貌   吸水率   溶胀率   黏附能  

摘要： 静电纺丝纤维膜与水凝胶因其各自的优点被广泛制备成复合材料并应用在伤口敷料中。为提高纤维膜与水凝胶的界面黏附性能,基于聚丙烯酸(PAA)水凝胶自身黏性,复合聚己内酯(PCL)-壳聚糖(CS)纤维膜,制备了PCLCS纤维膜/PAA水凝胶复合材料。使用静电纺丝法制备PCL-CS纤维膜,研究了CS质量分数对PCL-CS纤维膜微观形貌与吸水率的影响,以获得最佳的CS质量分数;使用自由基聚合法制备PAA水凝胶,通过剥离试验获得不同溶胀率的PAA水凝胶与纤维膜复合时的黏附能,分析水凝胶溶胀率对黏附能的影响。结果表明,当CS质量分数为15%时,PCL-CS纤维膜的纤维直径较小且分布均匀,纤维平均直径为517.45 nm;拉伸强度为1.77 MPa,满足伤口敷料在实际应用中的强度需求;吸水率为1933.1%,较高的吸水率使纤维膜能与PAA水凝胶产生较高的黏附能。当PAA水凝胶的溶胀率为250%时,其与CS质量分数为15%的纤维膜的黏附能最大,为7.12 J/m^(2)。上述结果为复合伤口敷料的界面黏附性能提升研究提供了一定的参考。

关键词： 木材/有机聚合物   传感器  

摘要： 本文综述了木材/有机聚合物复合材料在柔性传感器领域的研究进展。强调了木材作为一种可再生资源,其独特的层次结构和物理化学性质,以及如何通过有机聚合物的改性来增强其在传感器应用中的性能。详细介绍了木材的结构特性、改性方法,以及在压阻式、电容式、压电式和摩擦电式柔性传感器中的应用。特别指出了木材/有机聚合物复合材料在提高传感器输出性能、稳定性和环境适应性方面的优势,同时也讨论了存在的挑战和改进方向。This article review provides a comprehensive overview of the research advancements in the field of flexible sensing applications of wood/organic polymer composites. It underscores the significance of wood as a renewable resource, highlighting its unique hierarchical structure and physicochemical properties, and discusses the enhancement of its performance in sensor applications through modification with organic polymers. The article elaborates on the structural characteristics of wood, methods of modification, and applications in resistive, capacitive, piezoelectric, and triboelectric flexible sensors. It particularly emphasizes the advantages of wood/organic polymer composites in improving sensor output performance, stability, and environmental adaptability, while also addressing the existing challenges and directions for improvement.

关键词： 微水头水车   叶片   玻璃纤维增强材料   复合材料   铺层角度   力学性能  

摘要： 在单向流固耦合的理论基础上,通过模拟叶片在不同旋转角度下所承受的流体压力,将得出的流体压力数据作为结构分析的边界条件,输入到有限元分析模型进行分析.考虑环氧S玻璃纤维和环氧E玻璃纤维的复合材料,将两种复合材料进行水车叶片结构设计,探究复合材料中不同铺层角度对水车力学性能的影响,以得出最佳铺层方案,并将复合材料叶片的结构分析结果与实体结构叶片的结果进行对比.结果表明,应用环氧E玻璃纤维材料并采用铺层角度θ为15°的铺层方案对微水头水车叶片结构性能的改善最显著;在相同工况下相比于实体钢叶片,复合材料叶片的最大变形量比结构钢叶片减少了53.4%,有效缓解了应力集中的现象,同时,复合材料叶片的质量也大幅减轻,达到了80.7%的减重效果,为微水头水车叶片的安全稳定运行提供了理论依据.

关键词： “新工科”   工程教育   复合材料与工程   实践教学  

摘要： “新工科”建设是国家对高等教育的一项重大战略部署,是新形势下人才培养模式的一次勇敢探索,更是推动我国高等教育改革创新的关键步伐,对促进我国高等教育发展具有重要意义。复合材料与工程专业旨在培养学生在复合材料领域的工程实践能力和创新创业能力,打造高素质复合型人才队伍。实践教学是高等学校整个教学活动中的一个重要环节,在培养学生创新能力和工程实践能力方面发挥着重要作用。文章以河北工程大学复合材料与工程专业为例,从实验教学、专业实习、课程设计、毕业设计(论文)、学科竞赛五个方面分析了当前实践教学环节中存在的主要问题,并给出相应改进措施,建立适合我校复合材料与工程专业的实践教学体系,激发学生的创新创业意识,培养学生的工程实践能力。The construction of “new engineering” is a significant strategic initiative by the nation for higher education. It represents a bold exploration of talent cultivation models under new circumstances and serves as a crucial step in driving the reform and innovation of China’s higher education system. This initiative holds profound importance for advancing the development of higher education in China. The composite materials and engineering major aims to cultivate students’ engineering practice ability and innovation and entrepreneurship ability in the field of composite materials, and build a high-quality composite talent team. Practical teaching is an important part of all teaching activities, and it plays a crucial role in cultivating students’ innovative and practical engineering abilities. This article takes the composite materials and engineering major at Hebei University of Engineering as an example to analyze the main problems in the current practical teaching process from five aspects: experimental teaching, major internship, course design, graduation project and subject competition. The corresponding improvement measures are proposed to stimulate students’ innovation and entrepreneurship awareness and cultivate their engineering practice ability.

关键词： MOF材料   碳材料   复合材料   纳米材料  

摘要： 金属有机框架材料及其复合物近年来受到了广泛的关注。由于组成MOF材料的中心离子和配体种类繁多,因此可以通过多种方法对其进行修饰。本文综述了国内外MOF材料的种类,对目前MOF在生物医学、催化和电磁波吸收等方面的应用进行了总结,同时对其未来的发展前景进行展望。

关键词： 夹层结构   聚酯无纺布   低速冲击   力学响应   数值模拟  

摘要： 采用玻璃纤维增强复合材料层合板作为上、下面板,以PET泡沫作为芯材,在芯材与面板之间引入六边形蜂窝状的聚酯无纺布,通过低速冲击试验和数值模拟方法研究了其对复合材料夹层结构抗低速冲击性能的影响,并与纯树脂固化板的增强效果进行了对比。结果表明,聚酯无纺布与树脂固化后形成的刚性层可以提高夹层结构抵抗冲击载荷的能力,当提供的刚度足以承受载荷的冲击时,上面板无法被冲破,芯材结构未被破坏,纤维断裂与纤维分层被改善,表面损伤面积明显缩小。经分析,树脂刚性层是提升复合材料夹层结构抗冲击性能的重要因素,但聚酯无纺布的引入在抑制纤维分层与基体损伤,改善表面质量方面发挥了重要作用。

关键词： 竹纤维   纳米SiO2   界面性能   增强机理   复合材料  

摘要： 【目的】探究纳米SiO_(2)与多巴胺/聚乙烯亚胺仿生矿化改性界面增强机理,为改善竹塑复合材料界面相容性的改性新方法提供理论依据。【方法】以聚乳酸树脂为基体、竹纤维为增强材料,利用多巴胺/聚乙烯亚胺杂化聚合在竹纤维表面构筑功能涂层,经“溶胶凝胶”制备纳米SiO_(2),通过静电作用诱导纳米SiO_(2)在竹纤维表面富集和生长,提高界面结合强度。采用傅里叶红外光谱、X射线光电子能谱、X射线衍射等分析改性前后纤维表面元素和纤维结晶结构变化,通过力学性能测试、扫描电子显微镜测试、热稳定性测试、差示扫描量热测试、动态热机械性能测试探究纳米SiO_(2)仿生矿化改性提升竹塑复合材料界面相容性的机理。【结果】经纳米SiO_(2)仿生矿化改性后的竹纤维表面Si元素含量明显增加,竹纤维结晶结构未发生改变。力学性能测试结果表明,纳米SiO_(2)仿生矿化改性后,复合材料的弯曲强度、拉伸强度和抗冲击强度分别提高18.99%、15.91%和34.34%。扫描电子显微镜测试结果表明,改性后复合材料界面处纤维被拔出现象减少,纤维表面更加粗糙,纤维与基体之间的界面结合更加紧密。热稳定性测试结果表明,纳米SiO_(2)引入使得纤维热降解温度向高温区移动,复合材料的初始降解温度和最大热降解速率温度分别提高22.81和11.54℃,复合材料的热稳定性增加。差示扫描量热测试结果表明,改性纤维与基体之间的相互作用增强,聚乳酸分子运动阻力增大、复合材料的结晶度降低、复合材料的熔融温度升高。动态热机械性能测试结果表明,改性后复合材料储能模量提高、损耗模量降低,说明复合材料内部缺陷减少,复合材料界面性能得到提高。【结论】纳米SiO_(2)仿生矿化改性在竹纤维表面形成SiO_(2)的有机-无机杂化改性网络,增强纤维与基体之间的机械锚合与化学键合作用,增加纤维与基体之间的界面结合力,复合材料的界面性能得到提升,界面相容性增强。

关键词： 碳纤维复合材料   胶接界面   内聚力单元   破坏模式   极限承载力  

摘要： 本文针对RN136N/HN136N双组分胶黏剂研究了钢与碳纤维复合材料胶接连接在10~90℃下的力学特性,首先基于内聚力模型对界面力学行为进行了仿真分析,其次开展了不同温度下碳纤维复合材料-钢单搭接样件的拉伸剪切试验,研究了界面的破坏模式和极限承载力等。结果表明:样件的破坏模式与温度具有较大的相关性。样件在30℃时的极限承载力最高,其极限承载力与界面黏结刚度随温度的升高呈现先增大后减小的变化趋势。仿真的极限承载力与试验结果较为吻合。研究还发现在低应力状态下,接头整体应力分布较为均匀,在较高的应力水平下,接头的中部会承受较大的拉伸应力,两侧会承受较大的剪切应力。