关键词： 铁碳材料   浸渍   球磨   高温热解   微观形貌   物质组成   均匀性  

摘要： 以废弃炭渣(WCR)为碳源,以水溶性铁盐和固体铁粉为铁源,采用液相浸渍法和固相球磨法制备了铁碳复合材料(ICM),采用SEM、TEM、EDS、XRD、XPS等手段表征了不同ICM的载铁效果,并优化了ICM的制备方法。实验结果表明:两种方法均能使WCR与铁源有效结合;液相浸渍法所制得的ICM中Fe以Fe_(2)O_(3)、Fe^(2+)、Fe^(3+)等形态均匀附着,但缺少高活性零价铁(ZVI);固相球磨法所制得的ICM中Fe以Fe单质、FeO、Fe_(2)O_(3)、Fe^(2+)等形态存在,并呈现不同元素间的融合,但球磨时间过长所产生的大量细颗粒物会对Fe与C之间的融合造成掩蔽;减少Fe源粒径并添加Fe_(3)O_(4)助磨,球磨24 h后,可获得粒度均匀、高效融合、富含Fe_(2)O_(3)的ICM;采用液相浸渍—热解法,可获得纳米Fe球状物(n-ZVI和/或n-FeSx)与C残渣复合物紧密结合的ICM。

关键词： 氧化石墨烯   复合材料   功能化   抗菌  

摘要： 氧化石墨烯以其独特的抗菌机制,在多个领域发挥着巨大的作用。基于氧化石墨烯的结构特点,阐述其抗菌机理,分析影响抗菌性能的关键因素,总结氧化石墨烯基复合材料的功能化修饰策略及研究进展。通过分析已有的氧化石墨烯基复合材料的应用,提出当前研究局限性和发展前景展望,为未来开发新型抗菌复合材料提供思路。

关键词： 纤维素   纤维素基碳材料   复合材料   吸波和隐身材料  

摘要： 随着信息技术的发展,电磁污染日益严重,为了能更好的吸收电磁波,提升战斗机等军事设备的隐身性能,吸波材料的发展越发重要。纤维素基吸波材料具有轻质柔韧、吸收频带宽、吸收强度高等优点,能够同时满足材料轻量化和对有效吸收电磁波的需求,是隐身材料的研究热点。本文综述了纤维素基碳质吸波材料和纤维素基复合吸波材料的研究进展,总结了纤维素衍生碳材料、纤维素基不同维度复合材料的制备方法、结构特点及其吸波性能。同时,探讨了如何通过材料设计提升其吸波效率和阻抗匹配性能的方法,以满足现代军事装备对隐身材料轻量化、高性能的需求,最后对其发展进行了展望。

关键词： 复合材料   螺栓   预紧力   力学性能   损伤  

摘要： 复合材料螺栓连接结构中,预紧力是满足结构力学性能的关键参数。建立复合材料单螺栓单搭接头有限元模型,对预紧力及装配应力对其拉伸力学性能的影响规律进行研究。设置11组不同大小的预紧力水平,得到预紧力对接头拉伸刚度、峰值载荷及复合材料渐进损伤的影响规律。结果表明:对于直径6.35 mm的螺栓,随着螺栓预紧力的增加,复合材料螺栓接头的拉伸刚度与峰值载荷先增加后减小,预紧力为12 kN左右时接头获得最佳力学性能。复合材料层压板的初始损伤载荷随预紧力的增加先缓慢增大后迅速减小,预紧力为10 kN时基体初始损伤载荷最大;预紧力为12 kN时,纤维初始损伤载荷最大。

关键词： 碳纤维复合材料   疲劳门槛值   试样构型   失效机理   试验方法  

摘要： 对常用的2种单向带复合材料0°拉伸疲劳试样构型开展了试验与仿真分析对比研究,通过采用非接触测量手段获取了2种构型试样在拉伸载荷下的应变分布,发现“双哑铃型”试样边缘效应显著,应力集中更加严重;同时通过仿真分析方法获取了2种构型试样在拉伸载荷下的应力云图,同样表明“双哑铃型”应力集中严重;通过电子显微镜观察试样边缘发现机械加工将导致试样表面损伤,“双哑铃型”试样在机械加工过程中将对纤维造成更多损伤,不利于承载;试验与分析结果表明“直条型”试样较“双哑铃型”试样更适合开展碳纤维增强复合材料0°拉-拉疲劳门槛值试验。

关键词： 电子跃迁   费米能级   禁带宽带   光催化  

摘要： 采用水热合成法及煅烧法,制备了不同掺杂量的Fe_(0.02)/Ag_(x)-ZnO复合材料,并考察了各催化剂对RhB光催化降解活性.机理分析表明,Fe掺杂进ZnO,Fe^(3+)可以形成陷阱捕获e-,导致ZnO的导带下方形成一个Fe掺杂能级,促使缩短了ZnO的带隙,扩大了光谱响应范围;Ag的掺入促使部分电子(e^(-))跃迁到Ag单质上,减小了禁带宽度,降低了电子跃迁所需的能量,抑制了e^(-)-h^(+)的复合,Fe_(0.02)/Ag_(x)-ZnO样品的新费米能级低于Fe-ZnO和ZnO的导带能级,导致其界面处的电荷分离;进一步研究Fe_(0.02)/Ag_(x)-ZnO复合材料对染料罗丹明B(Rhodamine B,RhB)的光催化降解性能和循环使用性能.结果表明,Fe_(0.02)/Ag_(x)-ZnO复合材料可作为一种稳定、高效且可循环的光催化剂材料并用于污水处理,拓展了Fe_(0.02)/Ag_(x)-ZnO复合材料的应用.

关键词： 纳米材料   ZnFe_(2)O_(4)@Ag   抑菌   抑菌机制   磁分离  

摘要： 由于传统抗生素和抗菌剂的过度使用,导致大量耐药菌滋生,对社会公共安全和人类健康产生严重威胁。因此,迫切需要开发新一代的抗菌材料来应对耐药菌危害。本文以三氯化铁(FeCl+(3))、氯化锌(ZnCl_(2))和醋酸钠(NaOAc)为原料,采用“一锅法”合成磁性ZnFe_(2)O_(4)纳米微球,并把平均粒径尺寸为8.8 nm的银纳米颗粒(Ag NPs)吸附到ZnFe_(2)O_(4)表面,制备得到ZnFe_(2)O_(4)@Ag磁性纳米复合材料。该材料可有效防止Ag NPs的团聚,同时小粒径的纳米银可大幅度提升复合材料的抑菌活性,且Zn和Fe元素的引入可提升生物相容性。采用TEM、XPS、XRD、UV-Vis、FTIR及VSM等对复合材料进行系统表征。以革兰氏阴性菌大肠杆菌(***)、革兰氏阳性金黄色葡萄球菌(***)为测试菌,研究复合材料的抑菌活性和抑菌机制。实验结果表明:ZnFe_(2)O_(4)@Ag在浓度为200μg/mL时,60 min内对***和***的抑菌活性可达到99.9%,抑菌机制显示:ZnFe_(2)O_(4)@Ag破坏细菌细胞壁与细胞膜,使细菌内溶物及离子泄露,从而使细菌渗透压失衡,导致细菌死亡。同时该复合材料的生物相容性较Ag NPs也大幅度提升。

关键词： 复合材料   板壳耦合结构   改进傅里叶级数   振动特性   层合板  

摘要： 复合材料层合板(壳)因其具有高比强度和高比刚度优势而在航空航天、船舶等领域中的应用越来越广泛,同时其结构的整体动力学性能也备受关注。文章以一类可应用于航空或船舶的整体式层合开口板-柱壳功能结构为研究对象,建立了能够求解任意开孔参数、耦合角度以及复杂边界条件下的节段分析模型。然后基于一阶剪切变形理论,采用改进傅里叶级数作为试函数,通过弹簧模型来模拟边界条件与相邻子结构的耦合关系,用Rayleigh-Ritz方法求解固有频率和模态。分析结果表明,所建立的层合板壳耦合结构模型可适用于各类复杂边界条件,且通过算例证明了该方法的准确性,可为类似的复杂层合板壳耦合结构的动力学分析与设计提供通用的模型基础。

关键词： 金刚石/铜   界面改性   品级   导热系数   抗弯强度  

摘要： 金刚石增强体及界面改性对金刚石/铜基复合材料的导热性能具有重要影响,基于此,利用振荡热压烧结方法制备了金刚石/铜基复合材料,并研究了金刚石表面热扩散法镀W工艺、金刚石品级及含量对镀层物相、微观形貌及其复合材料微观组织和性能的影响。结果表明:金刚石镀覆时间和品级对镀层物相组成没有显著影响,对镀层质量的影响呈先上升后下降的趋势,更加均匀、致密的镀层可以改善金刚石/铜的界面结合,获得高导热的复合材料。另外,金刚石的体积分数同样对复合材料的性能产生重要影响。随着金刚石含量的增加,复合材料的导热系数先增加后减小。在金刚石镀覆时间为60 min、品级为2160、体积分数为50%时,复合材料具有较好综合性能,其致密度、导热率和抗弯强度分别为99.59%、592 W/(m·K)和125 MPa。

关键词： Fe-TiB_(2)复合材料   机械合金化   微纳混杂增强   强-韧协同   高模量钢  

摘要： 高模量钢用Fe-TiB_(2)复合材料的强-韧协同提升依然面临挑战,微米和纳米尺度的TiB_(2)颗粒混杂增强基体的方法是解决上述问题的有效策略。采用机械合金化法以及放电等离子烧结成功制备了微/纳TiB_(2)颗粒混杂增强Fe基复合材料,并研究了颗粒含量对复合材料烧结体组织和性能的影响。结果表明,采用机械合金化法预制Fe-5%Ti合金粉末的基体成分改性方法,成功抑制了Fe_(2)B的生成。根据“逐级细化、逐级分散”的制粉策略不仅使得微/纳TiB_(2)颗粒均匀分散在基体中,又保证了细化过程中新鲜陶瓷断面能与Fe基体形成干净界面。其中含5%(体积分数)TiB_(2)的复合材料的综合力学性能最优:其密度为7.3g/cm^(3),硬度为445HV,屈服强度达1210MPa,抗压强度达1850MPa,伸长率为23%。对于解决高模量钢用Fe-TiB_(2)复合材料强-韧协同提升具有重要意义,也为解决纳米颗粒增强体在基体中“易团聚,难分散”的难题提供了解决思路。