关键词： 选择性激光烧结   热固性聚酰亚胺   力学性能   耐热性   线收缩率  

摘要： 工业领域快速响应的应用需求推动了3D打印聚酰亚胺的发展，然而受限于现有聚酰亚胺材料种类及3D打印成型策略，难以实现高尺寸精度耐高温复杂零部件的成型制备。针对上述问题，本研究从化学结构设计出发，合成具有优异熔体流动性的苯乙炔基团封端聚酰亚胺低聚物（PI），将其与碳纤维（CF）粉末及气相纳米二氧化硅流动助剂共混，发展了适用于3D打印选择性激光烧结成型（SLS）的CF/PI粉末。制定SLS-热固化两步反应成型策略，依次实现了具有一定交联程度的自支撑烧结制件的制备与维形固化，打印件拉伸强度为73.3 MPa，玻璃化转变温度高达376.1 ℃。由于直接以CF/PI粉末作为原材料，其中不存在溶剂或有机添加剂等小分子，且整个成型过程的主化学反应是苯乙炔基团通过加成反应形成交联网络，期间不会产生挥发性物质，因而固化制件的尺寸收缩率低。进而通过对高尺寸精度薄壁和变截面复杂模型件的制备证明了基于CF/PI粉末材料的SLS-热固化两步成型策略的应用潜力。

关键词： 石墨膜   环氧树脂   改性   电热性能   导热性能  

摘要： 选用具有高导热性和电热转化性能的石墨膜作为功能填料以此制备高性能环氧电热复合材料。首先通过多巴胺-硅烷偶联剂对石墨膜功能化处理并随后构筑功能化石墨膜导热网络结构，随后利用环氧树脂灌封制备了具有电热转换功能的高导热石墨膜/环氧复合材料。SEM、FTIR、XRD和接触角测试仪测试结果证明了多巴胺是以共价键作用沉积在石墨膜表面并为硅烷偶联剂的接枝提供了反应位点，改性后的石墨膜表面形貌发生了变化，但其相结构不变，且改性石墨膜与环氧树脂相容性增强。采用热电偶测温仪、红外热成像仪、导热系数仪及融冰试验对石墨膜/环氧复合材料的导热性能、热电转化性能进行了测试表征。测试结果表明：网络结构构筑赋予了复合材料各项优异的导热性，且其导热性随着石墨膜改性作用和含量的增加而提高。当改性石墨膜含量为31.9 wt%时，其复合材料导热系数达到了7.14 W·（m·K）-1，其在12 V的电压下，样品的表面温度可在80秒内从室温迅速升高到120 ℃，并在60秒内完全融化冰块。

关键词： 三维编织复合材料   碳纤维   摩擦滑动方向   摩擦磨损  

摘要： 为了提升三维编织复合材料的抗摩擦磨损性能,研究了编织复合材料横向和纵向的微观结构对其摩擦磨损性能的影响,优化了编织复合材料的工艺参数,并对复合材料在不同方向上的硬度、导热系数、磨损表面形貌进行分析。结果表明:编织复合材料横向截面中的碳纤维面积占比低于纵向;其横向的硬度和导热系数高于纵向;纤维体积分数由0增加至57.5%时,复合材料横向的平均摩擦因数降低了34.37%,磨损率降低了99.36%,纵向的摩擦因数降低了31.29%,磨损率降低了98.95%;复合材料横向的摩擦因数稳定性在纤维体积分数为57.5%时最高,而纵向的摩擦因数稳定性在纤维体积分数为50.5%时最高;编织复合材料横向和纵向磨损表面的损伤程度随着纤维体积分数的增大而降低,润滑膜的质量提高。

关键词： Cu/Al_(2)O_(3)composite   ultrafine grain   in-situ Al_(2)O_(3)nanoparticle   strengthening mechanism   electrical conductivity  

摘要： Compared with Cu/Al_(2)O_(3)composites,high-strength Cu/Al_(2)O_(3)composites usually exhibit obviously deteriorated electrical conductivity.A chemical and mechanical alloying-based strategy was adopted to fabricate ultrafine composite powders with lowcontent reinforcement and constructed a combined structure of Cu ultrafine powders covered with in-situ Al_(2)O_(3)*** consolidation at a relatively lower sintering temperature of 550℃,high-volume-fraction ultrafine grains were introduced into the Cu/Al_(2)O_(3)composite,and many in-situ Al_(2)O_(3)nanoparticles with an average size of 11.7±7.5 nm were dispersed homogeneously in the Cu *** show that the composite demonstrates an excellent balance of high tensile strength(654±1 MPa)and high electrical conductivity(84.5±0.1%IACS),which is ascribed to the synergistic strengthening effect of ultrafine grains,dislocations,and in-situ Al_(2)O_(3)*** approach,which utilizes ultrafine composite powder with low-content reinforcement as a precursor and employs low-temperature and high-pressure sintering subsequently,may hold promising potential for large-scale industrial production of high-performance oxide dispersion strengthened alloys.

关键词： 碳纤维   聚酰胺6   复合材料   熔融沉积成型   力学性能   压力传感性能  

摘要： 采用熔融沉积成型(FDM)技术制备碳纤维增强尼龙6复合材料(ePA 6-CF)打印件,研究ePA 6-CF打印件在拉伸、弯曲、压缩时的力学性能及不同厚度下的电磁屏蔽性能,并设计3种介电层微结构打印图案,研究其压力传感性能。结果表明:ePA 6-CF打印件具有优异的力学性能,抗拉强度为41.08 MPa,弯曲强度为3.08 MPa,断裂伸长率为89.09%,杨氏模量为9.98 MPa,弹性模量为40.05 MPa;ePA 6-CF打印件还具有较好的电磁屏蔽性能,厚度为4 mm的打印件在X波段的电磁屏蔽值达13.53 dB;以蜂窝六边形微结构的ePA 6-CF打印介电层组装的传感器表现出较好的压力传感性能,在相对压力变化量为0~40 kPa、40~160 kPa时灵敏度分别为1.086,0.037 kPa^(-1),在20 kPa载荷下其响应及恢复时间均为120 ms,手指连续敲击实验表明其能精准捕捉手指敲击信号。

关键词： 硅锰渣   沙漠砂   水泥基复合材料   水化产物   微观结构   力学性能  

摘要： 【目的】以硅锰渣、沙漠砂为掺料制备水泥基复合材料,研究水泥基复合材料的微观结构和力学性能,实现节能减排、有效利用资源。【方法】以硅酸盐水泥和标准砂水泥作为对照组,制备硅锰渣、沙漠砂水泥基复合材料试样;利用扫描电子显微镜和X射线衍射分析仪分析4组水泥基材料的微观结构和水化产物;分别对4组试样进行抗折和抗压强度试验,研究水泥基复合材料的力学性能。【结果】4组试样的水化产物均为氢氧化钙、钙矾石和水化硅酸钙,但水化产物含量不同。4组试样的抗折、抗压强度均随养护龄期的增大而增大;养护龄期为28d时,抗折、抗压强度由大到小的4组试样依次为硅酸盐水泥、硅锰渣水泥、标准砂水泥、沙漠砂水泥,试样的抗折强度分别为2.8、2.6、2.4、1.6MPa,抗压强度依次为58.8、57.6、41.7、24.1MPa,硅酸盐和硅锰渣水泥试样的抗压、抗折强度较为接近,且均高于标准砂和沙漠砂水泥的。在硅锰渣质量分数为15%、养护龄期为28d时,硅锰渣水泥基试样的微观结构致密,与硅酸盐水泥试样的力学性能接近。【结论】硅锰渣水泥基试样的微观结构致密,标准砂水泥试样的微观结构中含有较多孔隙,沙漠砂水泥试样中因存在明显的结团堆积现象导致结构稳定性降低;与沙漠砂相比,硅锰渣更适合替代部分水泥制备水泥基复合材料。

关键词： 石墨烯碳纤维/玄武岩纤维   混杂增强复合材料   浸渗   铺层顺序   三点弯曲  

摘要： 石墨烯碳纤维/玄武岩纤维(GO-CF/BF)混杂增强复合材料凭借其低密度及优异的机械性能引起科学界越来越广泛的关注。本文采用仿真分析与试验验证对真空浸渗热压成型工艺(VIHPS)制备的GO-CF/BF混杂增强复合材料的微观组织及弯曲性能进行了探究。首先用扫描电镜对GO-CF/BF混杂增强复合材料微观组织进行表征,并用COMSOL软件对其浸渗效果进行仿真。然后将DIGIMAT软件建立的代表性体积单元模型导入ANSYS软件进行三点弯曲仿真。仿真与试验结果表明,不同铺层顺序对复合材料的浸渗效果与弯曲性能有显著影响。当铺层顺序为BBBCCC时,复合材料内部基体体积分数较大,CF与BF被基体溶液包裹,浸渗效果较好。由于外侧受压的BF具有较好的韧性,可以更好的分散应力,因此该铺层下复合材料的弯曲强度最大,高达442.89 MPa。当铺层顺序为CBBBCC时,复合材料的整体浸渗效果较差,内部出现孔洞缺陷,从而影响纤维与基体之间的界面结合质量,使得复合材料弯曲强度下降至296.17 MPa。最后,将仿真结果与三点弯曲试验结果进行对比,发现两者变化趋势基本一致,且仿真结果与试验结果接近。

关键词： 新工科   新能源材料与器件   交叉学科   学科   复合应用型  

摘要： 在新工科建设背景下,新能源材料与器件交叉学科发展迎来新的机遇与挑战,也对人才培养体系、课程融合体系、学科平台建设提出新的要求,该文基于新工科建设背景,分析当前交叉学科建设的困境与不足,从宏观、中观、微观三个层面围绕学科定位与规划、学科队伍建设、学科资源建设等多个维度展开交叉学科建设,旨在培养具有多学科知识的新能源材料与器件专业复合应用型人才。

关键词： 生物质炭   朽木   MnO_(2)   砷吸附  

摘要： 采用氧化和吸附两种方式去除水中有害元素砷,通过δ-MnO_(2)与朽木纤维素炭相结合,在吸附过程中将有毒性的As(Ⅲ)氧化为低毒性的As(Ⅴ),降低砷对环境的危害。以朽木纤维素作为碳源,KMnO_(4)作为锰源,在水热条件下制备了朽木纤维素炭/δ-MnO_(2)复合材料(RWCC/δ-MnO_(2)),并将其作为吸附剂,探究了pH、吸附剂用量、吸附温度、吸附时间等对As(Ⅲ)的吸附影响。借助准一级、准二级动力学模型及Langmuir和Freundlich两种等温吸附模型研究了朽木纤维素炭/δ-MnO_(2)复合材料对As(Ⅲ)的吸附机理。结果表明,在RWCC/δ-MnO_(2)复合材料中δ-MnO_(2)的氧化作用下,实现了有毒性的As(Ⅲ)向低毒性的As(Ⅴ)的转化。在25℃,pH=4,吸附剂用量为70 mg时,朽木纤维素炭/δ-MnO_(2)复合材料对As(Ⅲ)的最大吸附量为4.28 mg/g,最大去除率为75.85%,在20 min达到吸附平衡,说明吸附过程相对较快。

关键词： 灭弧喷口   聚四氟乙烯   压制工艺   材料性能  

摘要： 通过高速混合机械共混、冷压成型和高温烧结工艺,制备了不同压制工艺的六方氮化硼(BN)填充的聚四氟乙烯(PTFE)复合材料。采用万能拉伸试验机对不同压制工艺PTFE复合材料进行力学性能测试,采用DSC–Ⅲ型高压试验操作台对PTFE复合材料进行击穿强度测试。结果表明:相同保压时间,采用双面压制工艺,不卸载压力进行保压,可有效提高PTFE复合材料的拉伸强度、断裂伸长率、击穿强度和密度均匀性;保压时间延长,PTFE复合材料的拉伸强度、击穿强度和密度分布均匀性提升;上、下端同时保压较上、下端分别保压,使PTFE复合材料性能有所提升。