关键词： 纤维   氧化物陶瓷基复合材料   材料鉴定   等同性评定   力学性能   物理性能  

摘要： 介绍了正在进行的纤维增强氧化物陶瓷基复合材料鉴定研究的背景、目标、实施方案以及阶段性研究成果。详细阐述了纤维增强氧化物陶瓷基复合材料鉴定与等同性评定的流程、主要内容、试验矩阵以及试验方法,对我国纤维增强陶瓷基复合材料研究具有一定的借鉴意义和启示作用。

关键词： 碳纤维复合材料   阶梯式修复   解析方法   遗传算法  

摘要： 复合材料挖补修复强度优化研究中,广泛使用有限元方法寻优导致优化效率低下,对多参数协同优化也探究不足。为解决上述问题,本文针对复合材料阶梯修复提出了一款多参数联合优化程序(cooperative repair parameter optimization program,CRPOP)。程序将解析与数值方法结合,代替有限元计算,得到胶层应力的半解析理论解,并利用遗传算法对补片铺层与挖补阶梯长度进行多参数优化。结果表明:CRPOP程序可以实现阶梯修复结构的单参与多参优化,分别将胶层最大剪应力降低了28.3%和30.8%,将结构承载力提升了20.4%和25.2%。程序能够有效缓解胶层应力集中现象,并使结构获得更好的修复效果。

关键词： Pickering Janus乳液   拓扑结构   固体颗粒   缓释  

摘要： 用固体颗粒作为乳化剂稳定的Janus乳液可称为Pickering Janus乳液,Pickering Janus乳液兼具Pickering乳液与Janus乳液的双重优势,不仅具有Pickering乳液的各项特征,而且还具有更多的增溶选择性和更强的分隔作用,在功效物质的运输和储备中有明显的优势。文章以纤维素纳米晶(CNCs)为主乳化剂,以硅油(O1)和与其不互溶的油脂(O2)为油相,采用一步均质法制备了Pickering Janus乳液。考察油脂(O2)性质、两油脂相对含量、助乳化剂含量以及制备工艺对乳液液滴拓扑结构或尺寸的影响,并以维生素E为代表,考察乳化体系对油溶性功效成分的释放行为。研究结果表明,Pickering Janus乳液具有高度可调控的拓扑结构和尺寸。通过改变油脂(O2)的种类,乳液液滴可从部分被吞噬的哑铃型结构变为完全被吞噬的核壳结构。通过调整两油脂相对含量,可以精确地控制液滴内两相的体积比。通过调整助乳化剂含量,可以调节一相对另一相的表面覆盖率。此外,通过改变乳化能量(如均质速率),可以控制乳液液滴的尺寸,均质速率越高,液滴的粒径越小。通过改变油脂相对含量或助乳化剂含量,还可以实现对体系内包载的功效成分释放行为的调节。且与传统Janus乳液相比,Pickering Janus乳液的缓释效果更优异。以固体颗粒为乳化剂制备的Pickering Janus乳液安全性高,对人体、环境更加友好,在化妆品领域具有广阔的应用前景,该研究不但可为新型乳化体系的开发提供基础信息,也可为其在化妆品领域的实际应用提供依据。

关键词： 航空装备   系统仿真   等效弹性   复合材料  

摘要： 为解决装备系统在复杂损修模式下的性能评估问题,提出一种跨尺度等效弹性仿真方法,在保证计算精度的前提下,通过跨尺度映射减少损修及其几何特征带来的建模负担。首先,基于等效弹性理论,在微尺度结构内,用弹性参数的等效模拟和取代修理因素对本构行为带来的影响;其次,开展跨尺度建模,将微尺度结构的力学行为映射到宏观装备系统中;最后,以浸水和穿孔修复后的航空雷达罩装备为案例验证对象进行验证实验。验证实验的结果表明,分析结果精度均值为6.3%,且极大地减小了试验和仿真工作量,为复杂航空装备系统的损修性能评估提供思路。

关键词： 含能复合材料   硼酸酯键合剂   合成与表征   界面性能   力学性能  

摘要： 针对含能复合材料因氧化剂固体颗粒与粘合剂基体界面粘合力弱、抗撕裂模量小而导致的力学性能差的问题,设计并合成了富含氨基、氰基和羧酸酯基的新型硼酸酯键合剂DBA。采用红外光谱和核磁共振氢谱对产物进行了结构表征;采用接触角测量仪测定了接触角并计算出了粘附功;将键合剂应用于含能复合材料配方中,研究键合剂对含能复合材料工艺性能和力学性能的影响。结果表明,DBA不仅能够较好地润湿氧化剂固体颗粒,有效降低含能复合材料的药浆粘度,还能增强颗粒与粘合剂基体间的界面粘结强度,显著改善含能复合材料的常温和高温力学性能;与对照键合剂相比,使用DBA后含能复合材料的常温和高温最大伸长率相当,但最大抗拉强度分别提高了33.4%和21.1%。

关键词： 氮化硼   MXene   聚偏氟乙烯   三元复合材料   介电性能  

摘要： 随着高性能储能电容器的快速发展,市场对具有高介电常数和低介电损耗的电介质材料的需求日益迫切。MXene因其优良的导电性在聚合物介电复合材料制备中引起广泛关注,但利用MXene制备的复合材料具有较高的介电损耗。以聚偏氟乙烯(PVDF)为基体、二维纳米片(Ti_(3)C_(2)T_(x)MXene)为填料,通过溶液混合法制备MXene/PVDF复合材料。为抑制其介电损耗,引入具有绝缘性能的氮化硼(BN)纳米片。结果表明,MXene和BN均匀地分散在PVDF中,相较于MXene/PVDF复合材料,MXene/BN/PVDF复合材料在保持较高介电常数的同时,表现出更低的介电损耗和电导率。MXene质量分数为12%时,制备的MXene/PVDF复合材料在10^(2)Hz时具有220的介电常数、1.31×10^(-8)S/cm的电导率和1.52的介电损耗;MXene质量分数为12%、BN质量分数为2%时制备的MXene/BN/PVDF复合材料,其在102 Hz时具有237的高介电常数、1.12×10^(-8)S/cm的电导率和0.39的介电损耗,实现了提高介电常数,降低介电损耗的目的。

关键词： 冷冻铸造   真空-压力浸渗   仿生结构设计   层状结构   金属/陶瓷复合材料  

摘要： 受自然材料如珍珠贝的高性能得益于其独特层状结构的启发,结合仿生学理念,本文通过冷冻铸造-压力浸渗技术制备仿贝壳层状结构Al/Al_(2)O_(3)复合材料。采用扫描电子显微镜和材料试验机研究玄武岩烧结助剂和烧结温度对多孔Al_(2)O_(3)骨架微观结构和抗压强度的影响,采用X射线断层扫描仪观察分析复合材料的微观结构和物相体积分数。结果表明:多孔Al_(2)O_(3)骨架具有孔道与陶瓷交替排列的层状结构。该结构的形成机理依赖于冰晶的定向生长,冰晶在生长过程中将陶瓷颗粒推到两侧,形成定向层状结构。加入玄武岩助烧剂或提高烧结温度,可显著提高陶瓷骨架的体积收缩率和抗压强度。Al/Al_(2)O_(3)界面可以建立化学键合,使熔体与骨架有效复合。Al/Al_(2)O_(3)复合材料具有高致密度,呈现出精细的层状结构,较大程度上实现了仿贝壳结构的设计目标。

关键词： 陶瓷基复合材料   反应熔渗工艺   孔隙结构   多物理场耦合   多孔碳预制体  

摘要： 陶瓷基复合材料结合了碳材料与陶瓷材料的性能优势,成为航空航天领域重要的热结构材料。反应熔体渗透法是制备陶瓷基复合材料的主要工艺,其过程是高温熔体通过毛细作用进入多孔碳预制体中,与碳基体发生化学反应生成陶瓷相并嵌入孔隙中,从而实现高效致密化。但由于熔渗过程伴随着高温高活性、短时剧烈的热物理化学相互作用,使得实验观察、工艺参数调控充满挑战。基于反应熔渗工艺特性,考虑不同孔道之间的窜通特性,区别单孔结构与双孔结构的预制体微结构特征,构建更接近真实预制体孔隙结构的反应熔渗多物理场模型,模型预测温度值与实验值的误差在3%以内,同时在反应前期的熔渗深度预测值与实验值的误差在3%以内,整体预测精度远优于Washburn方程及其修正形式;讨论了孔隙结构模式对反应熔渗过程温度分布、反应速率分布的影响,发现双孔结构模式更有利于反应性熔体的渗入。提供了一种多孔碳介质内反应性熔体渗透过程的多物理场耦合方法,为陶瓷基复合材料反应熔渗工艺优化提供了理论依据。

关键词： 缓冲层   烧蚀缺陷   XLPE电缆   特征气体   傅里叶变换红外光谱  

摘要： 缓冲层烧蚀缺陷是导致高压交联聚乙烯(cross-linked polyethylene,XLPE)电缆故障的重要原因。然而,目前尚无在电缆运行现场对该缺陷的有效检测方法。为了提高XLPE电缆缓冲层烧蚀缺陷的检出率、检测速度、安全性和便携性,研究了CH4、C2H6、C2H4、C2H2、CO和H2特征气体与缓冲层烧蚀缺陷的关系,提出了一种基于傅里叶变换红外光谱的XLPE电缆缓冲层烧蚀缺陷特征气体检测技术,并研制了缓冲层烧蚀特征气体检测装置。分别通过环境监测、混合气体检测和模拟烧蚀气体检测验证该方法和装置的性能。最后,将该装置应用于220 kV的XLPE电缆故障现场,进一步验证该方法的可行性。结果表明,温度、湿度、压力测量结果准确,误差均小于10%;特征气体的体积分数检测误差均小于7%,检测周期小于1 min;特征气体的体积分数均与烧蚀时间正相关,能够表征缓冲层的烧蚀缺陷。同时,现场应用结果进一步表明,该方法能够有效用于现场缓冲层烧蚀缺陷的特征气体检测,为缓冲层烧蚀缺陷的快速诊断提供有力支撑。

关键词： 铜氧化物   生物质炭   电催化还原   二氧化碳   乙烯  

摘要： 【目的】电催化CO_(2)还原反应(CO_(2)RR)为高价值的化学品目前广受关注。为了提高电催化活性和选择性,制备具有优异CO_(2)RR性能的催化剂十分必要。【方法】选用麦麸为原料制成生物质炭(C),进一步采用简单的水热法制备生物质炭耦合铜氧化物复合电催化剂,并对其进行物化表征和电化学性能测试。【结果】结果显示,在-1.08 V(***)的电压下,样品CuO/Cu_(4)O_(3)@C-2在饱和CO_(2)的0.5 mol/L KHCO_(3)溶液中,C_(2)H_(4)的法拉第效率最大(46.32%)。另外在-1.08 V(***)时进行了11.5 h的CO_(2)RR稳定性测试,该样品同样展现了优异的稳定性。【结论】研究结果为合成CO_(2)RR成本低廉、高电化学性能的催化剂提供了一种可行的策略。