关键词： 硅负极   碳包覆   复合材料   纳米材料   电化学   负极材料   SEI膜   产业化  

摘要： 近年来，随着新能源汽车的高速发展，对高比容量、高循环效率以及高安全性的电池提出了更高的要求。硅基负极材料因超高理论比容量（4200 mAh/g）和丰富储量成为突破锂离子电池能量密度瓶颈的核心方向，但其产业化进程受制于锂化过程中>300%的体积膨胀及SEI膜动态破裂引发的结构失效。本文综述了国内外在硅材料与其他物质的材料制备、复合工艺、元素掺杂、结构设计、纳米化硅材料以及SEI膜研究等方面的前沿研究成果，并阐述硅负极产业化方向的未来发展方向，为硅基负极的发展提供了重要参考。

关键词： 核-鞘结构   水系锌离子电池   硫杂环醌类聚合物   复合材料   电极材料   MWCNT  

摘要： 苯醌聚合物具有结构可调、容量大、电化学可逆性好等优点，被认为是构建高能水锌离子电池（AZIB）最合适的正极材料。然而，苯醌聚合物的Zn2+存储性能往往受到电子导电性低和离子扩散缓慢的限制。本文采用原位界面聚合的方法，以四氯对苯醌和硫化钠为低成本聚合物前体，多壁碳纳米管（MWCNT）为导电载体，成功制备了一种新型MWCNT@硫杂环醌类聚合物（MWCNT@SHQP）无机-有机纳米复合材料。硫杂环醌类聚合物（SHQP）与CNT之间的π-π堆叠相互作用在聚合过程中使聚合物在MWCNT四周生长，确保SHQP层的超薄核-鞘纳米结构的形成。MWCNT@SHQPs独特的纳米结构可以提高SHQP聚合物的电子导电性，增加电荷存储的活性羰基（C=O）基团，促进Zn2+扩散，缓冲体积变化，抑制充放电过程中SHQP聚合物的溶解。MWCNT@ SHQP材料表现出较高的放电容量（在100 mA/g电流密度下为185 mAh/g），优异的倍率能力（在5 A/g时为100.3 mAh/g）和长循环稳定性（在1.5 A/g下循环2000次后容量保持88.7%）。研究表明，制备苯醌聚合物复合碳纳米管的正极材料（MWCNT@polymer）是提高苯醌聚合物锌离子电池电荷存储性能的有效途径。

关键词： 复合材料   无缝衬套挤压强化   疲劳寿命预测  

摘要： 孔挤压强化是一种广泛用于提高航空结构疲劳寿命的技术。对于复合材料开孔结构，将无缝衬套通过挤压安装于开孔中可以有效提高开孔层合板的疲劳寿命。基于有限元软件Abaqus，研究了无缝衬套孔挤压复合材料带孔层合板工艺，并提出了预测挤压后层合板疲劳寿命的方法，研究了挤压量对层合板疲劳寿命的影响规律。结果表明：1）挤压强化可以在层合板孔边和无缝衬套上产生一定的残余应力场，层合板内各层残余应力情况有一定差异，无缝衬套挤压出口面上的残余压应力最大；2）存在一个最佳挤压量，在该挤压量下进行强化不会对层合板产生损伤，在结构中产生的残余压应力场可有效提升开孔层合板的疲劳寿命，对于本文的研究对象，该最佳挤压量为2%，疲劳寿命可提升103%；3）若挤压量较大，孔挤压会在孔边造成损伤，以基体压缩损伤为主，这将影响甚至降低层合板的疲劳寿命。

关键词： 蜂窝复合材料   Faster R-CNN   喷水式超声聚焦检测   深度学习   智能识别  

摘要： 飞机平尾的蜂窝复合材料结构尺寸大、材料结构复杂、质量要求高，喷水式超声聚焦成像检测技术可实现对蜂窝结构的成像检测；而大量检测图像的评价依赖于技术人员丰富的工程经验和高强度的工作，不可避免的会因主观因素的影响引起评价可靠性变差。由此，提出基于深度学习网络的飞机平尾蜂窝复合材料超声C扫描检测图像的智能识别技术。首先，通过喷水式超声聚焦检测方法采集飞机平尾C扫描检测图像，构建和扩充飞机平尾超声检测图像数据集；其次，基于检测图像对应的检测信号幅度分布将检测图像按粘接完好性程度划分为三个目标区域类别；第三，构建Faster R-CNN网络并对其进行优化，形成蜂窝复合材料结构超声C扫描区域微小特征变化的智能识别网络；最后，通过试验方法测定智能识别模型的性能，验证其评价蜂窝结构超声C扫描图像的能力。研究结果表明：基于深度学习的智能模型对蜂窝复合材料分类识别的平均准确率均值达到88.2%，对粘接状态最差区域（三类区域）的识别平均准确率可达91.9%，能够用于分类统计蜂窝复合材料结构超声C扫描检测图像。

关键词： 拆装式存储装置   铝框复材夹芯板   弯曲试验   数值模拟   理论分析  

摘要： 为满足高原型拆装式存储装置耐久性要求，本文设计了一种新型铝框复合材料夹芯板。采用试验、理论和有限元的方法研究了铝框复合材料夹芯板的受力性能。试验采用配重砝码块进行重力分级均布加载，模拟铝框复合材料夹芯板在风荷载下的受力响应，在最大一级荷载(2.46kN/m2)作用下，铝框复合材料夹芯板跨中挠度值为4.74mm，为正常使用极限范围挠度限值5.52mm（l/400）的85.87%。运用复合材料夹层结构经典理论，推导了铝框复合材料夹芯板跨中挠度计算公式，理论计算值大于试验值，最大误差为9.90%，总体吻合较好。使用ANSYS/Multiphysics 软件建立了铝框复合材料夹芯板三维模型并进行有限元分析，模拟铝框复合材料夹芯板在风荷载下的响应，有限元模拟值小于试验值，最大误差为 9.62%，吻合较好。采用复合材料夹芯板有限元模型进行参数分析，在最大一级荷载加载下，发现有铝框、有格构腹板和提高面板厚度分别使跨中挠度降低了57.43%、78.05%和 30.16%。

关键词： 相分离   复合材料   微球   传质   传热   光敏   溶胶凝胶法  

摘要： 微球复合材料是一类由多组分物质组成，可综合多种材料性质的微米级球状复合材料。此类材料兼具体积小、多结构形态的结构特点与选择性包覆、定向运输的物质特点，已在多个领域得到广泛应用。微球复合材料的组成与结构特性与其制备方法紧密相关，用于制备微球复合材料的相分离法具有相分离前驱体溶液的溶质溶剂易复合、相分离后微球易自发成形的特点。基于此方法可制备出多孔状、核壳状、洋葱状、Janus状、多凸起状、凹坑状、纤维状、双连续状、相反转状等形貌复合微球。相分离为微球带来的复合结构赋予其更为广阔的应用场景。本文综述了基于传质、传热、光固化、溶胶凝胶反应等物理、化学方法诱导相分离发生的原理，总结了基于相分离方法制备的微球复合材料的成形结构与成形机制，并分析了各相分离方法的优势与不足。

关键词： 碳纤维   复合材料   界面   力学性能   强化机制   损伤模拟  

摘要： 碳纤维增强树脂基复合材料（简称CFRP复合材料）凭借其优异的轻质高强特性，在航空发动机领域的应用日益受到重视。然而，纤维与树脂基体间的界面问题严重制约了其性能的充分发挥。本文围绕碳纤维/基体界面力学性能及研究方法、界面损伤机理及模拟方法、界面强化机制及策略三个方面，深入探讨了现有研究进展、存在的不足以及发展趋势。研究表明，通过试验测试、微观结构表征以及解析与仿真技术可有效揭示界面对CFRP复合材料宏观力学性能的影响；界面损伤呈现分层、脱粘、裂纹扩展等多模式特征，其演化过程受力学载荷、热-机械耦合及环境因素的协同作用，通过宏观有限元模拟、微细观力学模型和多尺度模拟等数值方法能够对其进行有效表征；界面改性、纳米增强及新型树脂基体开发等界面强化策略显著提升了界面粘附性能，进而提高了复合材料的力学性能。然而，CFRP复合材料在航空发动机极端服役环境下的应用仍面临以下挑战：现有界面力学性能表征技术存在局限性，多物理场多尺度耦合损伤机理研究不足，界面强化效果的长期稳定性有待提升。解决这些关键问题，将为提升CFRP复合材料在航空发动机等高端装备中的服役可靠性提供重要的理论指导和技术支持。

关键词： 介孔材料   纳米银   复合材料   药物输送   抗菌性能   生物医学  

摘要： 抗微生物药物耐药性已成为人类面临的十大全球公共卫生威胁之一。纳米银颗粒（Ag NPs）具有广谱抗菌活性和低耐药性倾向，其独特的物理化学特性使其成为传统抗生素的有效替代品。然而Ag NPs存在易团聚、离子释放不可控和潜在的生物毒性等问题，导致其实际应用受限。Ag NPs与介孔材料结合为解决上述难题提供了可行的方案，载银介孔复合材料有望成为更高效的新型抗菌剂。首先，阐述了载银介孔材料的合成方法；然后，简述了2种公认的Ag NPs抗菌机制；重点阐述了载银介孔材料，如载银介孔二氧化硅复合材料、载银介孔碳复合材料、载银金属-有机框架复合材料、其他载银介孔材料的抗菌研究进展及其在抗菌领域的实际应用；最后，指出了载银介孔材料具有的创新方法以及重要的医学意义，并提出了其存在的问题及未来发展方向。

关键词： 陶瓷基复合材料   SiC/SiC   火焰筒   CVI+PIP   台架考核  

摘要： 火焰筒是燃气涡轮发动机典型的热端部件。针对SiC/SiC火焰筒设计、制备与考核验证开展研究，采用2.5D-SiC纤维预制体作为SiC/SiC火焰筒的增强体，采用化学气相沉积工艺（Chemical Vapor Infiltration， CVI）在2.5D-SiC纤维预制体表面沉积BN界面相，提高火焰筒结构的损伤容限能力；采用化学气相沉积+先驱体浸渍热解（Precursor Infiltration and Pyrolysis， PIP）混合工艺沉积SiC基体，降低火焰筒内部孔隙率，提高基体致密度；采用超声振动辅助加工方式加工火焰筒气膜孔，通过高温陶瓷胶辅助铆接等工序集成装配火焰筒。开展了SiC/SiC火焰筒地面台架考核测试，监测火焰筒进口七个状态（例如，进口压力和温度）出口温度场分布，火焰筒出口燃气平均温度达到了1500℃，最高热点温度达到了1700℃，SiC/SiC火焰筒主体结构完整。采用微米级CT切片扫描方法对台架考核后的SiC/SiC内、外火焰筒进行损伤检测，内火焰筒大尺寸孔隙主要集中在最大尺寸的气膜孔附近；外火焰筒缺陷形式主要为分层，集中在底部较厚区域。

关键词： 纤维素纳米纤丝   纳米碳   复合材料   抑菌性能   功能材料  

摘要： 以废弃烟丝为原料，采用离子液体-球磨法制备了纤维素纳米纤丝（CNFs）；将其与纳米碳（CNPs）通过超声复合制备了CNFs/CNPs复合材料；然后，将其与聚乙烯醇（PVA）共混，制备了CNFs/CNPs/PVA膜。通过SEM、FTIR、TGA、DSC、XRD对样品进行了表征，测试了其流变行为和粒径，考察了CNFs/CNPs/PVA膜的抑菌活性。结果表明，与CNFs相比，CNFs/CNPs表面平整且丝状结构减少，表面颗粒状物质增多。CNFs的粒径主要分布在340～540 nm之间。当剪切速率>0.2 s-1时，CNFs/CNPs悬浮液出现剪切稀化行为。CNFs和CNFs/CNPs均保留纤维素Ⅰ型结构，CNFs/CNPs结晶度由CNFs的35.40%提升至45.38%。CNFs/CNPs的最大热降解速率温度由CNFs的361.33 ℃增至376.40 ℃。CNFs/CNPs/PVA膜对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和沙门氏菌均有抑菌效果，而对枯草芽孢杆菌没有明显的抑菌效果，CNFs/CNPs对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的抑菌率达95.04%和93.92%。CNFs/CNPs主要通过CNPs起到抑菌作用，其抑菌机理主要源自CNPs表面携带的负电位，通过与细菌产生吸附作用而导致细菌死亡。