关键词： 化工原理实验   “双碳”目标   课程改革   化学工程与工艺  

摘要： “双碳”目标对化工专业人才的培养具有深远的影响。化工原理实验中的流体流动、热量传递、物质分离等单元操作与“双碳”目标有着密切的联系。“双碳”目标为化工原理实验提供理念引导,强调在实验过程中注重节能减排、资源循环利用和环境保护。本文针对“双碳”背景下化工原理实验教学存在的问题,通过一系列创新举措,如在实验教学中融入“双碳”理念、革新教学策略与方法、加强工程思维的培养、推广以学生为主导的合作式学习模式、把思政教育嵌入课程内容,以及构建多样化的评估体系和科学合理的评价机制。通过课程改革,以期实现培养具有深厚专业知识与技能、绿色低碳意识、创新思维与解决问题的能力、社会责任感与伦理意识以及持续学习与自我提升能力的复合型化工专业人才。

关键词： 等径通道角挤压(ECAP)   (GNPs+CNTs)/AZ31复合材料   细晶强化   断裂  

摘要： 采用粉末冶金法制备了石墨烯(GNPs)与碳纳米管(CNTs)混杂增强AZ31镁基复合材料,并研究了等径通道角挤压(ECAP)对(GNPs+CNTs)/AZ31复合材料的显微组织及力学性能的影响。研究结果表明,ECAP变形能显著细化该复合材料的晶粒,有效提升该复合材料致密度、显微硬度和强度,屈服强度提高的主导强化机制为细晶强化;除此之外,ECAP变形基本不改变该复合材料的断裂应变及断裂类型。

关键词： UD片材复合材料   防弹性能   树脂配比   树脂含量   防弹机制  

摘要： 为探究Kevlar纤维单向(UD)片材复合材料防弹性能,以水性丙烯酸树脂/水性聚氨酯为基体,采用湿法缠绕技术与热压工艺制备了Kevlar纤维UD片材复合材料。探究共混树脂配比、树脂含量、热压工艺等因素对Kevlar纤维UD片材复合材料防弹性能的影响规律,揭示材料的防弹机制,以及对靶板结构进行优化。结果表明:随着水性丙烯酸树脂在共混树脂中比重的增加,Kevlar纤维UD片材复合材料防弹性能呈先增大后减小的趋势,当水性聚氨酯与水性丙烯酸树脂质量比为1∶2时,防弹性能较好。随着树脂含量的增加,Kevlar纤维UD片材复合材料防弹性能呈先增大后减小的趋势,当树脂含量为19wt%时,防弹性能较好。Kevlar纤维UD片材复合材料防弹性能随着热压压力、热压温度、热压时间的增大呈先增大后减小的趋势。Kevlar纤维UD片材复合材料的防弹机制主要分成3个阶段:第一阶段主要以纤维剪切破坏的方式吸收能量;第二阶段主要以纤维拉伸断裂的方式吸收能量为主;第三阶段主要以纤维拉伸变形的方式吸收能量。8UD/4UD/8UD结构的Kevlar纤维UD片材复合材料防弹性能较好。

关键词： 3D打印   柔性器件   碳材料   陶瓷   复合材料  

摘要： 柔性器件由于其广阔的应用前景得到了迅速发展。3D打印技术在制备复合器件方面具有成本低、无需开模、节约材料和时间等优势,成为构建高性能复合柔性器件的新途径。为了提升器件的综合性能,具有独特力学性能和功能性的无机非金属材料常作为增强体系用以改善材料的力学性能或赋予其新的功能。在此,综述了几种常用的3D打印技术,如熔融沉积建模、粉末床熔融、喷墨打印、立体光刻等。重点介绍了碳材料与陶瓷材料增强柔性复合器件的成型方法、性能及在生物医学、电子信息和智能传感等领域的应用前景。最后,讨论了当前无机非金属材料增强柔性器件面临的挑战和对未来的展望。

关键词： 聚乙烯纤维   ECC   正交试验   配合比  

摘要： 为探究高韧性水泥基复合材料(Engineered Cementitious Composite,ECC)合理配合比,减少配合比对ECC性能的不利影响从而改善ECC的工作表现,在保持聚乙烯纤维(PE纤维)体积掺量2%的基础上,以砂胶比、粉煤灰替代率和减水剂掺量为基本参数设置9组正交试验进行流动指标、抗压、抗拉性能以及极限应变测试,并对实验结果中的影响参数进行分析。试验分析结果表明,在满足试验强度设计要求前提下,当选择0.3、35%、0.003比例的砂胶比、粉煤灰替代率和减水剂掺量配合比时,所得到PE-ECC流动性能、抗压强度、抗拉强度以及极限应变最佳,相比基础配合比显著改善了ECC的工作表现。

关键词： 船用复合材料   应力梯度   二维应力场强法   疲劳预测  

摘要： 本文针对船用复合材料应力峰值点附近应力梯度对疲劳寿命的影响,提出一种基于应力场强法的疲劳寿命预测方法。鉴于一维应力场强法在复合材料疲劳预测方面存在精度不足的问题,提出一种改进的二维应力场强法(ETEVM)。基于多组AS4/PEEK单向纤维板在各种角度下的疲劳寿命实验数据,同时,根据已有的疲劳寿命预估铺层角公式预测几种角度单向板的疲劳寿命,并和场强法进行对比。结果表明,设计的ETEVM预测精度最高,预测误差在2倍误差带之间。

关键词： 微波介质陶瓷   Ba_(5)Nb_(4)O_(15)   六方钙钛矿   离子取代  

摘要： 移动通信的全面快速发展迫切需要研究开发频率温度系数小的中等ε_(r)、高Q值的微波介质陶瓷新材料。本工作通过固相反应法,将(Al_(1/3)-Mo_(2/3))^(5+)引入缺位型六方钙钛矿陶瓷Ba_(5)Nb_(4)O_(15)的B位,研究离子掺杂对其相组成、微结构和微波介电性能的影响。分析表明:适量的(Al_(1/3)-Mo_(2/3))^(5+)有利于Ba_(5)Nb_(4)O_(15)陶瓷的致密化烧结,然而当掺入量过多时,并未完全形成固溶体,出现了第二相BaMoO4,这在一定程度上会影响陶瓷基体的微波介电性能。随着取代量的增加,Ba_(5)[Nb_(1-x)(Al_(1/3)Mo_(2/3))_(x)]_(4)O_(15)陶瓷的介电常数及Q×f值均表现出下降的趋势,但是复合取代令τ_f值朝负方向移动。当x=0.1时,1385℃下烧结的陶瓷样品具有最优的微波介电性能:ε_(r)=37,Q×f=10300 GHz,τ_(f)=6.5×10^(-6)/℃。结果表明,改性的Ba_(5)Nb_(4)O_(15)陶瓷介质可作为候选材料应用于高可靠性的移动通信器件。

关键词： 电火花沉积   耐磨涂层   高熵合金   非晶合金   复合材料   摩擦学性能  

摘要： 系统概述了近十年来电火花沉积技术在钢表面耐磨涂层制备领域的研究进展及未来发展趋势,重点聚焦其技术原理、材料应用及工艺优化。首先,阐述了电火花沉积技术的基本原理,包括其工艺流程和影响因素。其次,从电极材料的成分出发,详细分析了不同的耐磨涂层,包括难熔单金属涂层、传统合金涂层、高熵合金涂层、非晶合金涂层及复合材料涂层,分别从沉积条件、微观结构、硬度和摩擦学性能等方面进行了系统探讨,并归纳总结了相关研究成果,全面展现了其性能特点与应用潜力。最后,进一步探讨了电火花沉积技术的发展趋势,重点分析了涂层形成机理的深入研究、新型涂层材料的开发、沉积工艺参数的优化、大面积低成本制备技术以及沉积工艺的自动化实现等多个方面,为该领域的后续研究提供思路和方向。

关键词： 碳纤维   MXene   复合材料   应用  

摘要： MXene作为一种新型二维(2D)过渡金属碳化物、氮化物或碳氮化物,具有优异的物理结构和优异的机械性能、导电性和磁学性能等,因此在电化学储能、微波吸收、电磁屏蔽等不同领域广泛应用。碳纤维(CF)经过热处理和高温氧化制备而成,导致表面光滑且缺乏活性基团,不利于碳纤维与基体间的粘附性,从而影响碳纤维复合材料的界面性能,通常引入纳米颗粒对CF表面改性,从而改善其粗糙度及赋予活性基团。因此,可以将MXene通过其范德华力或氢键、离子键和共价键引入CF表面,提高CF与基体的机械联锁效应,使复合材料的界面性质增强或实现功能化应用。本文总结了MXene的各种合成方法、结构特征和属性,讨论了采用不同技术在CF表面引入MXene进行改性增强复合材料界面性能及功能性应用的研究进展,最后提出了MXene面临的挑战和在碳纤维复合材料中应用的发展前景。

关键词： 聚苯胺   C-ZIF-67/PANI复合电极   电化学   比电容  

摘要： 本文通过利用基于钴金属有机骨架材料(ZIF-67)的高表面积和良好的结晶度作为前驱体,通过氮气气氛高温煅烧后形成C-ZIF-67材料,并通过原位聚合法,在C-ZIF-67材料表面生长密度均匀的聚苯胺(PANI)化合物,最终获得C-ZIF-67/PANI复合材料。采用CV、GCD和EIS电化学技术研究了C-ZIF-67/PANI复合电极在1 M硫酸电解液中的储能性能。最终表明,C-ZIF-67/PANI5复合电极可提供450.5 F g−1的比电容,并且在电流密度为8 A g−1下经过5000次的充放电循环测试后,比电容值仍保持初始比电容值的71%,表现其良好的循环稳定性。In this paper, the cobalt metal-organic framework material (ZIF-67) with high surface area and good crystallinity was used as the precursor. The C-ZIF-67 material was formed after calcination at high temperature under N2 atmosphere. Then, through the in-situ polymerization method, the polyaniline (PANI) compound with a uniform density was grown on the surface of the C-ZIF-67 material, and finally the C-ZIF-67/PANI composite material was obtained. The electrochemical techniques such as cyclic voltammetry (CV), galvanostatic charge-discharge (GCD) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) were employed to investigate the energy storage performance of the C-ZIF-67/PANI composite electrode in 1 M sulfuric acid electrolyte. Eventually, it was demonstrated that the C-ZIF-67/PANI5 composite electrode could provide a specific capacitance of 450.5 F g⁻¹, and after 5000 charge-discharge cycling tests at a current density of 8 A g⁻¹, the specific capacitance value still remained 71% of the initial specific capacitance value, indicating its good cyclic stability.