关键词： 椰壳纤维   海水海砂混凝土   碱处理   力学性能   复合材料  

摘要： 为解决海洋和岛礁工程建设中淡水河砂从陆上远距离运输的高成本问题,同时资源化利用椰壳纤维增强增韧性能,提出一种高性能、低成本、低能耗的建筑材料——碱处理椰壳纤维增强海水海砂混凝土。通过设计三种宏观破坏性试验(抗压、劈裂抗拉和抗折强度试验),结合宏观试验破坏现象以及微观结构电镜分析,研究并验证碱处理椰壳纤维长度和掺量对海水海砂混凝土力学性能的影响规律。将碱处理前后的椰壳纤维置于不同溶液中进行吸湿率测试,并利用电镜观测碱处理前后纤维的微观结构,证明碱处理不仅可提高椰壳纤维的粗糙度,削弱纤维的亲水性,还有效增强了纤维与混凝土之间的黏结效果。

关键词： 油包水(W/O)型Pickering乳液   生物衍生颗粒   乳化剂   可持续发展  

摘要： 鉴于油包水(W/O)型Pickering乳液广阔的应用前景,其在近年来引起了研究者们的持续关注。目前的研究成果多聚焦于非生物来源的颗粒,此类颗粒在生物相容性、生物降解性以及可持续性等方面存在明显不足,难以满足当前对“绿色”产品的需求。因此,采用生物衍生颗粒作为乳化剂以制备W/O Pickering乳液已成为当前的热点方向。文章旨在对W/O Pickering乳液领域的最新研究进展进行梳理和更新。首先探讨了W/O Pickering乳液的稳定机制以及颗粒特性对其的影响,如润湿性、浓度、大小和形状等。接着重点介绍了不同来源的生物质颗粒乳化剂的研究进展,涵盖了纤维素、淀粉、木质素、玉米醇溶蛋白、多酚晶体和三萜类化合物等。这些颗粒是构建“绿色”W/O Pickering乳液的理想乳化剂。最后进一步分析了基于生物质颗粒的W/O Pickering乳液在食品工业、多孔材料、界面生物催化和微生物培养等领域的具体应用,并强调了它们在可持续发展和环保理念中的重要性。

关键词： 聚氨酯   浸润剂   聚苯硫醚   复合材料  

摘要： 以耐热型水性聚氨酯为成膜剂,代替环氧成膜剂应用于PPS/LGF复合材料。采用熔融共混工艺和熔融浸渍制备了PPS/LGF复合材料,并对复合材料的力学性能和微观复合界面进行研究。结果表明:在玻璃纤维质量分数为30%与40%时,复合材料的拉伸强度分别为128.3 MPa和171.7 MPa;弯曲强度分别为281.1 MPa和301.3 MPa;弯曲弹性模量分别为14.18 GPa和19.48 GPa;缺口冲击强度和无缺口冲击强度分别为13.19 kJ/m^(2),43.59 kJ/m^(2)和16.12 kJ/m^(2),43.97 kJ/m^(2)。聚氨酯成膜剂的PPS/LGF复合材料的拉伸强度、弯曲强度、弯曲弹性模量、缺口冲击强度和无缺口冲击强度相较于环氧乳液制备的PPS/LGF复合材料分别提高了21.7%,9.7%,17.1%,9.7%和6.4%。

关键词： 仿生复合材料   布立冈结构   霍普金森压杆试验   结构仿生   力学性能  

摘要： 节肢动物外骨骼中发现的布立冈结构已被证实是提升其动态力学性能的关键。借助结构仿生概念开展纤维增强复合材料微结构设计有望为高性能航天材料提供创新解决途径与思路。通过制备不同构型的层合板材料,借助霍普金森压杆、力学试验机等试验技术对比研究了布立冈型仿生材料与准各向同性铺层材料的动静态力学行为。试验结果表明:随着应变率的提高(≮1850 s^(-1)),小螺旋角能够将其韧性提升至少17.4%;准静态压缩下其能量吸收能力达到21.25 J/g,相比准各向同性构型提升至少42.4%,这些都可以归因于布立冈构型试样所展出的塑性强化能力。落锤冲击仿真与试验结果进一步表明,仿生构型能够获得极佳的能量耗散与冲击防护特性。

关键词： 碳纤维   磨损   张力   速率   复合材料  

摘要： 大尺寸固体火箭发动机复合材料壳体通常采用碳纤维/环氧树脂缠绕技术。缠绕过程中与纱辊摩擦作用显著损伤纤维,导致碳纤维复合材料壳体纤维强度发挥率不高,且碳纤维起毛、断丝等现象的损伤机理不明。因此,采用纤维缠绕设备,研究了缠绕张力、缠绕速率关键工艺参数对碳纤维束摩擦损伤及其复合材料性能的影响。通过对比磨损前后碳纤维束的拉伸断裂强力、NOL环复合材料的拉伸强度、毛丝量和表面浆膜形态评价了其磨损程度,并建立与力学性能之间的关系。随着缠绕张力的增大,碳纤维束的磨损程度逐渐加剧,而NOL环力学性能则呈现先增加后减小的趋势;当缠绕速率逐渐增大时,碳纤维磨损程度也增大,而断裂强力则是先缓慢降低,当大于某阈值时,则快速下降,与NOL环拉伸强度趋势基本一致。所得纤维缠绕工艺关键参数及结论,可为大尺寸T800碳纤维复材壳体纤维强度发挥率的提升提供借鉴。

关键词： SiC/SiC复合材料   2D   预制体   缝纫密度   自动化  

摘要： 2D SiC/SiC复合材料具有预制体纺织加工成本低、周期短及面内力学性能优异等特点,具有较强的工程化应用潜力。本文借助于自动化数控锁式缝纫系统配合改进式锁式缝合线迹,采用SiC纤维缝合线材,制备不同缝纫密度的2D SiC纤维预制体,并通过先驱体浸渍裂解法(PIP)对含有PyC界面相的2D SiC预制体进行致密化。用高衬度X射线三维显微镜和扫描电镜分析2D SiC/SiC复合材料的显微组织结构,并对其室温拉伸、弯曲、层间剪切强度进行了研究。具体来说,对于5 mm、7.5 mm、10 mm、12.5 mm、15 mm的缝纫密度,室温弯曲强度平均值分别为378.8 MPa、447.1 MPa、485.6 MPa、504.0 MPa、521.5 MPa,室温拉伸强度平均值分别为261.6 MPa、286.4 MPa、293.8 MPa、300.5 MPa、306.5 MPa,室温层间剪切强度平均值分别为84.7 MPa、76 MPa、70.2 MPa、63 MPa、54.4 MPa。研究结果表明:随着缝纫密度的增加,由于预制体的弯曲使致密化过程受到了影响,复合材料的面内室温面内拉伸、弯曲强度有所下降,但层间剪切承载纤维增多,使得复合材料室温层间剪切强度提高。

关键词： 乙烯-醋酸乙烯共聚物   纳米碳酸钙   抗老化性  

摘要： 制备了性能良好且抗老化能力较强的封装胶膜材料——纳米碳酸钙/乙烯-乙酸乙烯酯共物(EVA)。选取纳米碳酸钙、3.5水硼酸锌和抗氧剂1010进行单因素实验。通过进行正交试验获得最优条件组合为抗氧剂1010添加量(质量分数)2%、3.5水硼酸锌10%,以及纳米碳酸钙10%。结果表明,在此配比下的纳米碳酸钙-EVA胶膜复合材料有一定的稳定性和抗老化能力。

关键词： 复合材料   Mg-9Al合金   纳米SiC颗粒   铸造   晶粒细化  

摘要： 纳米颗粒对镁合金的微观组织细化及力学性能的提升具有十分重要的意义。本文采用半固态搅拌与高能超声分散的方法成功制备出纳米SiC/Mg-9Al复合材料,利用OM、XRD、SEM、TEM等设备对复合材料进行微观组织表征。结果表明:纳米SiC颗粒能够显著的细化Mg-9Al合金微观组织。当纳米颗粒添加量为1.0vol.%时,复合材料晶粒组织细化最为明显,为(71.9±28)μm,相比于基体合金晶粒尺寸减小了约63%。研究表明,纳米颗粒在镁基体中分散机制主要为沿α-Mg的晶界分布及少量的晶内分布。同时,揭示了晶粒细化机制为位于晶界的纳米颗粒能够快速吸附在生长的α-Mg晶粒表面,有效地抑制了溶质元素的扩散,显著降低了枝晶生长速率,使得熔体的成分过冷度增大,降低了结晶潜热的释放,能够激活更多的异质形核位点,从而提高了镁合金的形核率,得到了显著细化的晶粒组织。

关键词： 石墨烯/铜   复合结构   调控方法   强化机制   性能  

摘要： 随着特高压大容量输电技术发展,电力变压器额定容量和电压等级的不断提升对变压器绕组导线的机械性能和导电性能提出了更高的要求。在铜基中加入石墨烯,提升铜的机械、导电、导热等特性来用作新的变压器绕组材料可极大提升变压器的性能和电能传输效率。综合国内外研究现状,介绍了几种石墨烯/铜复合材料的基本结构,通过对石墨烯/铜复合材料不同改性方式的论述,揭示了如何解决石墨烯团聚和界面结合问题的机制,阐述了石墨烯/铜复合材料的研究进展,并对目前研究存在的不足进行了总结和探讨,最后展望了石墨烯/铜复合材料改性调控方法的下一步发展方向。

关键词： 原位生成   TiAl复合材料   冷喷涂   搅拌摩擦加工   微观组织   力学性能  

摘要： 目的解决冷喷涂直接沉积钛铝金属间化合物时因金属颗粒硬脆而出现的沉积率极低或无法沉积等问题,针对增材制造钛铝合金的需求,采用冷喷涂和搅拌摩擦加工相结合的方法原位制备钛铝金属间化合物。方法采用纯铝板为冷喷涂基板,经冷喷涂沉积纯Ti、Al后得到预沉积体,对已沉积的Ti-Al复合材料进行不同参数的搅拌摩擦加工后制备出试样,并采用光镜、扫描电镜、X射线衍射、硬度测试对比研究不同处理状态复合材料的组织和性能。结果喷涂态沉积体并未形成Ti-Al金属间化合物。经FSP处理后,沉积体中形成了含有细小晶粒的Ti和Ti-Al金属间化合物复合组织。由XRD结果可知,FSP制备的金属间化合物为TiAl3,且复合材料中存在未反应的原始Ti颗粒。冷喷涂沉积体经热处理因Kirkendall效应会产生较大孔隙,但经FSP处理后组织致密,无明显孔隙,硬度显著提高到256HV,复合材料的组织得到细化。结论通过高压冷喷涂技术和搅拌摩擦加工原位制备了组织均匀且致密、内部结合良好的钛铝金属间化合物,并使用优化后的搅拌摩擦工艺参数完成了良好的钛铝金属间化合物的增材制造,达到试验预期要求。