关键词： 泡沫夹芯结构   Voronoi细观模型   弹塑性本构   弯曲性能   多尺度分析  

摘要： 复合材料夹芯结构凭借其高比强度、轻量化特性及优异的能量吸收能力,已成为航空航天、高速列车等高端装备减重设计的关键材料体系。然而,受复杂制造工艺（例如共固化过程中的温度梯度效应）与极端工作环境（例如飞行器气动载荷交变以及高空低温环境）的多重影响,此类结构易产生材料分层、芯层压溃等渐进式损伤,严重威胁结构强度与安全性。有统计表明,飞机复合材料部件维修案例中涉及各类夹芯结构修复需求与日俱增,这使得发展夹芯结构的修复技术具有重要工程价值。 本文聚焦于复合材料泡沫夹芯结构的胶接维修弯曲力学性能分析,建立了一套细观-宏观的跨尺度的分析方法,主要工作如下:（1）采用Voronoi模型针对泡沫SEM图像进行细观结构建模,配合泡沫芯层单轴测压试验,得到泡沫芯层复杂应力状态下的应力响应状态描述,优化并改进芯层泡沫的可压溃塑性模型;（2）应用复合材料简化模型结合单轴拉伸试验结果,推导了平纹编织复合材料的细观结构状态描述,改进了针对平纹复合材料的Hashin失效准则;（3）结合泡沫芯层、复合材料面板、胶层的分类失效准则,建立了复合材料泡沫芯层结构的高精度维修有限元模型,结合试验进行验证,分析其维修结构的极限载荷、应力状态分布、损伤演化及破坏模式。（4）在Allen的夹芯梁理论与Steeves-Fleck三点弯解析模型的基础上,引入芯层应力状态的描述项,同时结合芯层的弹塑性提出了改进的弹塑性泡沫夹芯结构三点弯理论解析模型,实现了对夹芯结构弹性与塑性转捩点结构屈服临界载荷的准确预测。 以上工作中得到具体结论如下:（1）建立了芯层泡沫的细观-宏观多尺度分析方案,能够准确地揭示泡沫芯层在复杂应力下的应力状态,较传统方法提升大约15%的预测精度。（2）通过改进的泡沫模型与平纹复合材料的Hashin失效准则,建立了复合材料泡沫夹芯完好板与修补板的高精度有限元模型,改进后的模型相较于一般泡沫模型建立的仿真模型,显著提升了仿真模型塑性阶段的预测精度,与试验表面应变偏差量从平均15.6%降至平均4.4%,与试验跨中载荷偏差量从平均14.4%降至平均1.9%,能够有效预测损伤起始、扩展和失效状态。（3）提出了基于Allen公式与Steeves-Fleck模型改进的弹塑性泡沫夹芯结构三点弯理论解析模型,这一模型实现了对夹芯结构弹性与塑性转捩点结构屈服临界载荷Py的准确预测。预测的跨中压塌载荷Pin与高精度仿真以及试验进行验证,误差均低于3%,吻合度较好,另外采用多组面板与芯层材料的试验数据进行了通用性验证,改进模型的计算精度相较于传统理论模型有较大提升,具有较高的工程实际价值。

关键词： 金属有机框架   纳米复合材料   抗肿瘤   光热   化学动力学  

摘要： 目的 构建一种具有光热-化学动力学-化疗协同治疗肿瘤的纳米材料，提高肿瘤治疗效果。方法 采用金属有机框架（metal-organic framework,MOF）为药物载体，负载药物阿霉素（DOX），表面包裹聚多巴胺（PDA），制备出Fe-MOF@DOX@PDA纳米材料。通过透射电镜和动态光散射对Fe-MOF@DOX@PDA纳米粒子的形貌及稳定性进行表征。通过红外激光器考察Fe-MOF@DOX@PDA纳米粒子的光热转换效果。通过紫外-可见吸收光谱考察纳米粒子的药物释放行为以及羟基自由基（·OH）的生成效果。利用MTT方法考察Fe-MOF@DOX@PDA纳米粒子抑制肝癌HepG2细胞增殖的效果。结果 Fe-MOF@DOX@PDA纳米粒子具有良好的光热稳定性。纳米粒子与H2O2作用可以产生·OH。Fe-MOF纳米粒子对DOX的装载效率可达到74%。药物在pH=5.0的条件下释放率更高。对比不同的治疗组，Fe-MOF@DOX@PDA纳米粒子+H2O2+光照组对HepG2细胞的抑制效果是最好的。结论 Fe-MOF@DOX@PDA纳米粒子可以作为理想的光热-化学动力学-化疗协同治疗试剂，有效提高肿瘤治疗效果。

关键词： 数据驱动   疲劳分层扩展   纤维桥联   复合材料  

摘要： 疲劳分层扩展（FDG）是导致复合材料结构失效破坏的重要原因之一。纤维桥联作为一种屏蔽机制对FDG有重要影响，导致FDG与载荷历程密切相关。如何实现纤维桥联作用下复合材料FDG的有效分析预测成为当前复合材料疲劳研究中需要解决的一个关键问题。为此，本文以不同纤维桥联强弱下的复合材料疲劳分层扩展试验为基础，提出了一种基于长短期记忆网络（LSTM）的机器学习模型，采用该模型能够对不同纤维桥联强弱下复合材料的FDG进行有效分析预测，预测结果在两倍误差带以内，为复合材料FDG行为的表征和预测提供了一种准确快速的方法。

关键词： 卟啉基MOF   四氧化三铁   光动力抗菌疗法   光热抗菌疗法   静电纺丝技术  

摘要： 细菌感染作为全球公共卫生领域的重要挑战之一,严重威胁着人类的生命健康。轻度细菌感染可能会引发各种并发症和慢性疾病,而重度感染则可能迅速进展为肺炎、败血症等。目前,基于抗生素的药物治疗仍是应对细菌感染的主要手段,尽管抗生素能有效抑制细菌增殖,但是抗生素的大量使用使其对细菌的杀伤能力日益减弱甚至导致细菌产生耐药性。因此,开发新型高效抗菌技术已成为当前研究的迫切需求。光动力疗法（PDT）与光热疗法（PTT）作为两种新兴抗菌策略,通过光敏剂吸收特定波长光能,产生活性氧（ROS）或局部热量,进而破坏细菌生物膜结构以实现高效灭菌。然而,单一疗法存在显著缺陷:PDT则因生物膜内部缺氧,限制了ROS生成效率,往往需要增加光敏剂剂量,从而引发潜在毒性风险;PTT需将温度提升至50℃以上才能有效杀灭细菌,但此温度阈值容易对正常组织造成热损伤。针对这一困境,将两种抗菌机制整合至同一体系,通过协同作用能有效的降低治疗强度并提升灭菌效率。本文制备了PCN-224（M）@Fe3O4（M=Zn,Cu,Fe）复合材料及其PCN-224（M）@Fe3O4/CS/PVA（M=Zn,Cu,Fe）复合纤维材料,这两种体系通过以下机制实现双模式协同抗菌:（1）Fe3O4纳米颗粒赋予材料高效光热转换能力,在光照条件下产生的热量能够破坏细菌膜结构;（2）PCN-224（M）(M=Zn,Cu,Fe)在光照下持续释放ROS,有效克服生物膜内部缺氧情况;（3）光热与光动力效应的协同作用显著增强抗菌性能,较单一模式抗菌效果显著提升。论文具体内容如下: （1）以简单的化合物为起始物,合成出5,10,15,20-四（4-羧基苯基）卟啉（TCPP）,将其与不同的金属盐反应,得到3种金属卟啉MTCPP（M=Zn,Cu,Fe）;采用溶剂热法制备出PCN-224（M）材料和PCN-224（M）@Fe3O4复合材料,采用相关表征手段对所制备的化合物进行了表征分析,结果表明成功合成出了目标产物。 （2）以大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和耐甲氧西林型金黄色葡萄球菌为研究对象,采用平板计数法探究了复合材料的抗菌性能和抗菌机理。以人胚胎肾细胞（Hek-293T）和人类永生化表皮细胞（Hacat）为研究对象,采用CCK-8法研究复合材料的生物安全性能。抗菌实验表明,所制备的复合材料在光照条件下具有良好的抗菌性能,对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和耐甲氧西林型金黄色葡萄球菌的抗菌率为88%左右,抗菌能力PCN-224（Fe）@Fe3O4>PCN-224（Cu）@Fe3O4>PCN-224（Zn）@Fe3O4。光热性能和光动力实验表明复合材料在可见光照下具有良好的光热稳定性和产生1O2能力,光热转换能力和产生1O2能力最强的是PCN-224（Fe）@Fe3O4,其次是PCN-224（Cu）@Fe3O4,最弱的是PCN-224（Zn）@Fe3O4,抗菌机理为PDT/PTT协同抗菌。生物安全性实验表明复合材料PCN-224（Zn）@Fe3O4具有良好的生物安全性能,与Hek-293T和Hacat共培养后细胞存活率大于90%,PCN-224（Cu）@Fe3O4和PCN-224（Fe）@Fe3O4对Hek-293T和Hacat的毒性较大,细胞存活率为30%～70%。 （3）采用静电纺丝技术,制备了3种PCN-224（M）@Fe3O4/CS/PVA复合纤维材料,并对其形貌、结构、热稳定性、抗菌性能、抗菌机理以及生物安全性能等进行了研究。表征结果表明复合纤维材料具有良好的纤维形貌和热稳定性。抗菌实验表明复合纤维材料均具有良好的抗菌效果,抗菌率大于99%,光热性能和光动力实验表明复合纤维材料具有良好的光热转换能力和产生1O2的能力,抗菌机理为CS/PDT/PTT协同抗菌。生物安全性实验表明复合纤维材料PCN-224（Zn）@Fe3O4/CS/PVA和PCN-224（Cu）@Fe3O4/CS/PVA具有良好的生物安全性能,与Hek-293T和Hacat共培养后细胞存活率大于90%,PCN-224（Fe）@Fe3O4/CS/PVA的生物安全性能略差,细胞存活率分别为Hek-293T（81.30%）和Hacat（64.32%）,与相应的复合材料PCN-224（M）@Fe3O4相比细胞存活率显著提高。

关键词： 选区激光熔化   SiC颗粒增强铝基复合材料   锶盐变质   高温力学性能   细晶强化  

摘要： 本文针对选区激光熔化技术制备SiC颗粒增强SiC/AlSi10Mg复合材料过程中存在的界面反应剧烈、增强体分布不均及高温性能不足等关键问题,通过多尺度工艺优化与微观组织调控,系统研究了复合材料的制备工艺、强化机制及高温蠕变行为。研究以预氧化处理、锶盐变质及SLM参数协同优化为核心,结合微观表征与力学性能测试,揭示了界面工程与组织演变对材料性能的协同作用规律,为高性能铝基复合材料的增材制造提供了理论与技术支撑。 （1）针对SiC颗粒与Al基体润湿性差、易生成脆性相Al?SiC?的问题,采用梯度升温法对SiC颗粒进行800℃预氧化处理。XRD与SEM分析表明,氧化后SiC表面形成连续非晶态Si O?钝化层,显著抑制了激光熔池内Al-SiC界面反应动力学,使Al?SiC?相含量大幅降低。通过实验数据的相关分析,证实Si O2/Al界面能低于原始SiC/Al界面,界面剪切强度也有大幅降低。此外,氧化处理使SiC颗粒棱角钝化,应力集中因子（Kt）从4.5降至2.1,有效降低了裂纹萌生概率。 （2）基于响应面法与单因素实验,建立了激光功率（P）、扫描速度（v）、层厚（h）与扫描间距（d）的工艺窗口。当P=320 W、v=1100 mm/s、h=30μm、d=0.17 mm时,能量密度E=P/（v·h·d）=54.7 J/mm3,处于熔池稳定成形区间（50-60 J/mm3）。该参数下复合材料致密度达98.5%（阿基米德法）,孔隙率降至1.9%（CT三维重构）,较未优化工艺（致密度94.2%）提升显著。微观组织表征显示,快速凝固（冷却速率10?K/s）诱导α-Al晶粒细化至10.34μm（未优化材料18.9μm）,共晶硅网络分形维数D=1.58（未优化材料D=1.32）,形成连续纳米珊瑚状结构（平均尺寸72.4 nm）。EBSD分析表明,材料各向异性指数从0.67降至0.12,弱化织构效应提升了力学均质性。 （3）引入0.5 wt.%锶盐变质剂,通过原位变质效应调控共晶硅形貌与分布。SEM-EDS显示,锶元素偏聚于共晶硅/α-Al界面,抑制硅相枝晶生长,促使共晶硅从粗大枝晶（7.1μm）转变为均匀球状颗粒（810 nm）。同步辐射X射线断层扫描表明,变质后材料孔隙尺寸从241.1 nm（未变质）降至103.2 nm,且空间分布均匀性（变异系数CV）从68%改善至28%。室温力学测试显示,变质后复合材料抗压强度达667.6 MPa、抗拉强度444.2 MPa、延伸率8.2%,较未变质材料分别提升16.2%、11.8%与355%。 （4）在350℃/28 MPa蠕变条件下,锶盐变质复合材料（Sr-composite）蠕变寿命达19.10 h,稳态蠕变速率降至5.36×10-5s-1,较未变质材料（4.43 h,3.34×10??s?1）提升362.5%。微观演变分析表明,Sr-composite中共晶硅网络在高温下逐步瓦解为均匀球状颗粒（尺寸分布50-1200 nm）,而脆性Al?SiC?相（平均长度8.6μm）的消除显著延缓了裂纹扩展。通过修正幂律方程（n=6.56,Q=142 k J/mol）与位错密度演化模型,证实位错攀移为主导蠕变机制。断口分析表明,Sr-composite断口以韧窝为主（平均尺寸1.2μm）,裂纹扩展路径迂曲化（J积分从15.2 k J/m2增至34.5 k J/m2）,而对照材料则呈现沿晶断裂与微米级孔洞（最大100μm）的脆性特征。 本研究构建了“界面改性-工艺优化-组织调控”协同强化的技术体系,突破了传统铝基复合材料强度-塑性倒置的瓶颈。优化后的SiCp/AlSi10Mg复合材料在350℃下抗压强度保持率超过85%,可满足航空航天发动机活塞、涡轮叶片等高温部件的性能需求。

关键词： 微波介质陶瓷   AB(Nb,Ta)2O8   低温共烧技术   微观结构   微波介电性能  

摘要： 以移动通信、无线互联网和卫星通信定位系统为代表的无线信息技术的飞速发展,极大地改变了人类的生活和工作方式。与此同时这种发展也对通信器件提出了更高的要求,器件不断向小型化和低损耗方向发展。在这一背景下,微波介质陶瓷材料扮演了积极的角色,以其为原料制作的各类器件已经大范围地被使用于无线通信领域中,典型应用如天线、滤波器等。然而,烧结温度偏高、谐振频率温度系数大、损耗高等问题无一不限制了微波介质陶瓷的实际应用。 本文从这些问题出发,围绕着AB(Nb,Ta)2O8型微波介质陶瓷,对其晶体结构与微波介电性能进行研究,重点比较了熔盐法与固相法不同制备方法对烧结温度与微波介电性能的影响,研究了微观结构与宏观性能之间的关系,分别发展了具备温度稳定性的以及适合于低温共烧技术的新型AB(Nb,Ta)2O8微波介质陶瓷材料体系。本工作的主要研究成果如下: (1)通过传统的固相法成功制备了 MgTiTa2O8微波介质陶瓷。主要研究了 MgTiTa2O8微波介质陶瓷的微波介电性能与结构,分析了烧结温度对介电性能的影响,通过对XRD结果进行精修确定了其结构为金红石的三倍超结构,探索了结构与性能之间的关系。最终,在1350℃下烧结4 h,成功得到了具有最优微波介电性能的MgTiTa2O8微波介质陶瓷,其介电常数εr值为42.1,品质因数Q×f值为28200 GHz,谐振频率温度系数τf值为+105.6 ppm/℃。 (2)使用固相反应法,通过使Zr4+取代Ti4+对MgTiTa2O8微波介质陶瓷的谐振频率温度系数进行调零,制备了 Mg(Ti1-xZrx)Ta2O8(x=0,0.2,0.4,0.6,0.8,1)微波介质陶瓷。测定了其晶体结构并对其结构与性能的关系进行了研究。0 ≤ x ≤ 0.2时,Zr4+进入晶格形成固溶体,此时物相为四方晶系;x=0.4时,物相中既有四方晶系又有单斜晶系,为一种过渡状态;0.6≤x≤1时,物相为单斜晶系。在1350℃下烧结4 h,当x=0.6时,得到谐振频率温度系数近零的MgTi0.4Zr0.6Ta2O8微波介质陶瓷样品,此时介电常数为26.2,品质因数为 72400 GHz。 (3)通过熔盐法在熔盐KC1中成功制备了具有金红石的三倍超结构的MgTiTa2O8微波介质陶瓷,相比于固相法其烧结温度降低了200℃。通过Rietveld全谱拟合法对其XRD结果进行精修确定其晶体结构。通过对键长、键能、原子堆积密度、氧八面体畸变与微波介电性能的相互作用机理的探索,建立了微观结构参数与宏观介电性能之间的关系。宏观层面的相对密度与微观层面的原子堆积密度呈正相关的关系,εr和Q×f值分别与相对密度和原子堆积密度呈正相关。为进一步提升微波介质陶瓷材料的介电性能以及优化材料的烧结温度提供了理论支持。最终,在1150℃下烧结3 h,得到了具有最优微波介电性能的MgTiTa2O8微波介质陶瓷,其介电常数与谐振频率温度系数受到影响较小,分别为35.1与+95.4 ppm/℃,品质因数提高至32200 GHz。 (4)通过熔盐法,成功制备了一种适用于低温共烧技术的CoTiTa2O8微波介质陶瓷。对其晶体结构进行了测定,表明其为金红石的三倍超结构。研究了烧结温度对介电性能的影响,探索了微观结构与宏观性能之间的联系。最终,在950℃下烧结3 h,得到了具有最优微波介电性能的CoTiTa2O8微波介质陶瓷,其介电常数为38.6,品质因数为20600 GHz,谐振频率温度系数为+108.42 ppm/℃,且和金属银电极共烧展现出良好的化学稳定性,有望应用于低温共烧陶瓷技术。

关键词： 热熔胶膜法   预浸料   力学性能   介电性能   复合材料  

摘要： 目前国产雷达罩用材料为溶液浸渍法制备的玻璃纤维/环氧树脂预浸料，溶液浸渍法存在树脂含量与挥发分含量难以精确控制、溶剂挥发对环境造成污染等问题。本文使用国产原材料，采用热熔胶膜法制备玻璃纤维/环氧预浸料(牌号为ES78/E40),系统地研究了ES78/E40预浸料的物理性能及复合材料力学和阻燃性能，并与溶液浸渍法制备的预浸料相关性能进行对比。结果表明：ES78/E40预浸料物理性能、力学性能和阻燃性能均满足指标要求，室温拉伸强度和压缩强度分别为517 MPa和443 MPa,在71℃下，拉伸和压缩性能保留率约为80%;与溶液浸渍法制备的预浸料性能相比，拉伸性能和压缩性能分别提升11.8%和9.9%。ES78/E40预浸料可应用于国产雷达罩等次承力结构件。

关键词： 水滑石   溴化丁基橡胶   含氮杂环化合物   高温煅烧  

摘要： 层状双金属氢氧化物（LDH）凭借其独特的层状特性、可调控的化学成分以及卓越的阻隔气体能力,在材料科学领域具有重要的应用价值。然而,LDH表面高极性导致了其团聚、与橡胶基体相容性差及气密性难以发挥等问题。为此,本文系统探究了三种LDH改性方法（氮杂环化合物包覆、含氧小分子插层及煅烧处理）对LDH结构性能的调控机制,及其对溴化丁基橡胶（BIIR）纳米复合材料硫化特性、力学行为、气体阻隔性能的影响规律,旨在为高气密、高性能橡胶复合材料的设计提供依据。 首先,研究了氮杂环化合物（NHC）包覆改性LDH的结构特性及其对BIIR复合材料性能的优化作用。通过FT-IR、XRD、TEM及TGA等表征手段证实,NHC通过物理配位作用均匀包覆于LDH表面,显著抑制片层团聚并提升分散性。当NHC与LDH改性比为1:4、添加量为3 phr时,复合材料综合性能最优,拉伸强度达9.9 MPa（较纯BIIR提升20.7%）,氮气透过系数降低30%。这归因于NHC包覆层延长了气体扩散路径及界面交联密度的提升。此外,钙铝LDH（Ca Al-LDH）因Ca2+离子半径大、层间距扩展至0.94 nm,有利于橡胶分子链插层。 其次,探讨了含氧小分子（OM）插层LDH对BIIR橡胶复合材料的性能影响。OM分子可成功插入LDH层间,使层间距由0.76 nm扩展至0.88 nm。添加3 phr OM3-LDH时,BIIR橡胶复合材料的正硫化时间延长至27min,拉伸强度提升至10.5 MPa（较纯BIIR提高36%）,氮气透过系数低至5.9×10-15cm3·cm/（cm2·s·Pa）,较传统水滑石体系降低37%。对比不同小分子OM插层体系,长链OM（如OM3、OM4）因层间距进一步扩大（达0.94 nm）及支链立体屏蔽作用,表现出更优的气体阻隔性能。 最后,开展了煅烧处理对LDH结构及复合材料性能的影响研究。结果表明,400℃煅烧后,LDH转化为层状双金属氧化物（LDO）,片层横向尺寸增大至微米级、厚度减薄至纳米级,并因羟基脱除抑制团聚,分散性显著改善。煅烧c-LDH（3-5phr添加量）通过“迷宫效应”延长气体扩散路径,使氮气透过系数降至7.2×10-15cm3·cm/（cm2·s·Pa）(阻隔效率提升32%)。优化煅烧时长（2h）后,BIIR橡胶复合材料拉伸强度达9.4 MPa,臭氧老化后抗张系数大于90%,表现出优异的耐臭氧老化性性能。 综上,通过NHC包覆、OM插层及煅烧处理三种改性方法,可显著优化LDH结构及其与BIIR基体的界面相互作用,实现LDH/BIIR橡胶复合材料的力学性能及气体阻隔性的协同提升。其中,1:4改性比与3 phr添加量的NHC-LDH体系、3 phr OM插层LDH体系及2h煅烧工艺的LDO体系,分别在加工性、气体阻隔性及耐久性方面表现突出,为轮胎内衬层、密封件等高性能橡胶制品的开发提供了重要技术参考。

关键词： 太阳能储热   碳酸熔盐   纳米颗粒   热物性   分子动力学  

摘要： 在全球能源转型战略背景下,太阳能的高效存储与传输技术已成为可再生能源领域的热点研究方向。熔盐凭借其优异的热稳定性和低成本等优势,成为最具发展潜力的太阳能储热介质之一。然而,熔盐体系的导热系数普遍偏低,制约了热能的高效传输与释放效率,同时其比热容仍有待提升以实现更高的储热密度。针对上述问题,本文研究了碳酸熔盐热物性与组分和温度的调控关系,优化了熔盐储热材料的配方设计,对新型复合材料开展比热和导热增强效应分析以提升其储热密度与传热效率,为开发高性能太阳能储热系统奠定了重要的材料基础。 首先,利用分子动力学（Molecular Dynamics,MD）方法构建二元Na2CO3-K2CO3混合熔盐的分子模型,探讨了温度梯度与组分比例的耦合作用对熔盐体系热物性的演变规律。通过径向分布函数（Radial Distribution Function,RDF）与均方位移（Mean Squared Displacement,MSD）分析,揭示了CO32-离子团簇间距变化及扩散行为对熔盐热物性参数的关键调控机制。同时,提出了一种量化二元熔盐协同效应的协同系数,以表征不同组分配比下的热物性协同增强特性。模拟结果表明,熔盐的密度、导热系数、比热容及粘度均显著受温度和组分变化的影响,而这种热物性调控本质上源于离子团簇间距离的动态调整。当Na2CO3-K2CO3摩尔比为58:42时,协同系数达到峰值,体系展现出最优的热物性协同增强效应。 其次,构建了碳酸熔盐基枣核占位型（Carbonate-ceramic Date Nucleus Occupancy Structure,CDNOS）复合材料的分子模型,探究了纳米颗粒对熔盐体系比热特性的调控机制。模拟结果表明,纳米颗粒通过影响熔盐基体的微观有序结构和优化离子扩散路径,可显著提升复合材料的比热容（Specific Heat Capacity,SHC）。其中,纳米颗粒的种类、粒径分布及分布方式等关键参数对SHC的增强效果具有显著影响。值得注意的是,在纳米颗粒负载量为0.2-0.8wt.%范围时,纳米颗粒Si O2可使CDNOS体系的SHC获得4.299%的最大增幅,而Al2O3则表现出独特的浓度正相关特性。进一步研究发现,纳米颗粒的协同作用机制导致混合掺杂体系的SHC增强效果普遍优于单一组分体系。 随后,通过MD结合混合势能函数,深入揭示了纳米颗粒对熔盐体系导热特性的调控机制,并系统分析了纳米颗粒-熔盐界面相互作用对微观结构的影响规律。模拟结果表明,纳米颗粒在熔盐基体中构建的能量通道可显著提升体系热导率,其中,当纳米颗粒SiO2半径由0（?）增加至7（?）时,导热系数提升幅度可达12.74%。这一能量通道的形成主要源于纳米颗粒表面与熔盐离子之间的强静电相互作用,该作用优化了声子传输路径,进一步增强了熔盐体系在高温条件下的热输运性能。 最后,采用回归正交试验设计方法对CDNOS体系复合材料的热物性进行了优化,结合MD模拟深入探讨了纳米颗粒尺寸、体系温度及熔盐配比等多重因素对热导率、粘度等关键热物性参数的影响。基于目标函数权重优化方案,将优化结果应用于双管式换热器的宏观模拟,分析复合材料在熔化/凝固过程中的演化规律,揭示导热与粘度对储/放热特性的调控机制。研究结果表明,CDNOS体系的导热性能与纳米颗粒半径及熔盐配比密切相关,且温度对粘度的影响尤为显著。其中,Case2（λ=0.8155W/m·K,η=7.03m Pa·s）在熔化与凝固阶段均实现最高的百分比增益,并在储热速率与总储热量方面占据显著优势,但放热阶段的（火用）损较大。相较之下,Case3（λ=0.5638W/m·K,η=7.03m Pa·s）凭借更高的放热（火用）效率以及微弱领先的总（火用）效率,在能量品质保持方面展现出独特优势。而Case1（λ=0.8155W/m·K,η=27.0718m Pa·s）更侧重于放热优化,以提高放热速率来弥补储热量的不足。反映出不同优化策略下热能传递与利用的相互制约机制,为换热器设计提供了多目标优化的理论支撑。