关键词： 结构仿生   吸能   增材制造   生物结构   应用   复合材料  

摘要： 吸能结构在人类生活中的广泛应用带动了大量能量吸收特性的科学研究和前沿技术发展。大自然长时间的选择使一些动植物具有特殊结构,这些特殊结构给予设计者灵感,仿生吸能结构被大量地研究。在此过程中,增材制造技术由于具有灵活性强、能够制造复杂结构及利用增材制造材料等特点,成为解决轻量化和复杂结构需求的理想选择。然而现阶段科研人员对仿生吸能结构领域的综述性研究较为有限,系统性的总结也相对缺乏,导致对整个技术的发展现状及面临的问题理解不够深入。本文主要对仿生薄壁结构、仿生板结构、仿生细胞结构和仿生建筑结构所对应动植物的结构与性能进行了系统性的总结,阐述了增材制造技术在仿生吸能结构领域的研究现状,以期为未来各行业仿生吸能结构的发展提供一定参考。

关键词： 介孔SiO_(2)微球   微米   Pickering乳液法   吸附   电极修饰材料   多巴胺  

摘要： 微米级介孔SiO_(2)微球具有单分散、比表面积大和对光漫反射等特点,在吸附、电子和化妆品等工业领域具有广泛应用,但制备粒径大于20μm的SiO_(2)微球仍具有挑战。研究通过Stöber法优化水醇比制备SiO_(2),将其疏水改性后作为Pickering乳液法的固体乳化剂成功制备了平均尺寸为41.8μm的单分散性SiO_(2)微球。SEM研究表明其表面存在裂纹,内部填充大量多孔纳米SiO_(2)球;N_(2)吸脱附测试表明其为介孔材料,经550℃煅烧后微球破碎,表面积增大为369.47 m^(2)/g。煅烧前后SiO_(2)微球对不同离子类型染料的吸附具有选择性。与Ni/Fe双金属-有机框架相比,煅烧后SiO_(2)微球与其复合作为电极进行电化学检测多巴胺的氧化峰电流提升了561.3%,灵敏度提升了51.0%,检出限为0.08μmol/L,大幅度提升了1172.9%,并具有良好的抗干扰能力。

关键词： 葡萄酒多糖   ATR-FTIR   无损检测   偏最小二乘回归法  

摘要： 为了开发干红葡萄酒中多糖类物质的快速无损检测方法,该研究通过衰减全反射-傅里叶变换红外光谱仪(attenuated total reflectance-fourier transform infrared,ATR-FTIR)结合化学计量学方法,建立了一种高效、精准的检测技术。试验以新疆产区100款干红葡萄酒为试材,通过高效液相色谱(high performance liquid chromatographyphotodiode array detection,HPLC-PDA)定量分析单糖,酒样中不同类别多糖含量依据各自特征结构的单糖浓度按照一定的摩尔比例进行计算,包括总可溶性多糖(total soluble polysaccharides,TSP)、甘露糖蛋白(mannoprotein,MP)、富含阿拉伯糖-半乳糖的多糖(arabinogalactan-rich polysaccharide,PRAG)、鼠李半乳糖醛酸聚糖Ⅱ型(rhamnogalacturonan Ⅱ,RG-Ⅱ)、高半乳糖醛酸聚糖(homogalacturonan,HG)和葡聚糖(glucan,GL)。葡萄酒的中红外光谱信息通过ATR-FTIR采集,采用标准正态变换(standard normal variate,SNV)和多元散射校正(multiplicative scatter correction,MSC)等方法进行光谱预处理,随后利用竞争性自适应重加权算法(competitve adaptive reweighted sampling,CARS)进行波段筛选,最后结合偏最小二乘回归(partial least squares regression,PLSR)和反向传播神经网络(backpropagation neural network,BPNN)两种建模方法,建模和预测以及评价指标用1900~900 cm^(−1)波段的光谱特征信息拟合HPLC-PDA测得几种多糖类物质的含量。结果表明,供试酒样之间不同类别多糖含量差异较大,其中TSP含量为221.38~1421.76 mg/L,MP为50.65~392.99 mg/L,PRAG为95.21~679.29 mg/L,RG-Ⅱ为20.47~305.62 mg/L,GL为2.16~422.46 mg/L,HG为0~483.44 mg/L。采用1900~900 cm^(−1)筛选出的特征信息拟合供试酒样中的几种多糖含量,利用线性与非线性校正方法建模,结果表明,ATR-FTIR模型对葡萄酒中几类多糖的含量均具备良好的预测能力。其中,PLSR模型的预测性能优于BPNN,多糖(TSP、MP、PRAG、RG-Ⅱ和GL)的特征波段和含量之间的PLSR模型训练集决定系数(R_(c)^(2))分别为0.98、0.96、0.92、0.99、0.98,预测集决定系数(R_(p)^(2))分别为0.85、0.92、0.83、0.83、0.84,训练集相对分析误差(relative prediction deviationfor the calibration set,RPDc)分别为6.50、5.31、3.62、9.10、7.86,预测集相对分析误差(relative prediction deviationfor the prediction set,RPDP)分别为2.68、3.99、2.44、2.52、2.37。该研究开发的ATR-FTIR检测干红葡萄酒多糖类物质的方法,利用多糖特征波段1900~900 cm^(−1)的光谱信息,可对TSP、MP、PRAG、RG-Ⅱ和GL几种多糖含量进行准确预测,具有快速无损检测干红葡萄酒中多糖类物质的应用潜力。

关键词： 改性   贝壳粉   芦苇   聚乙烯   力学性能  

摘要： 本研究采用干法改性制备了改性贝壳粉,证明了改性剂的包覆,发现改性贝壳粉的表面更加粗糙,接触角增加,疏水性提高。在此基础上,考察了改性与未改性贝壳粉的添加量对芦苇纤维/聚乙烯复合材料性能的影响。结果表明:当改性贝壳粉的添加量为10%时,复合材料的弯曲强度、拉伸强度和冲击强度达到最大值,当添加量为15%时,其弹性模量达到最大值。改性后的贝壳粉在基体中的分散更加均匀,有效改善了复合材料的力学性能。

关键词： 催化剂工程   多金属氧酸盐   多酸基复合材料   生物质转化   污染物处理   电化学  

摘要： 多金属氧酸盐(POMs)作为一种多核配位聚合物,因其独特的结构和出色的物化性能,在催化、吸附和电化学等领域得到广泛应用。然而POMs易溶于极性溶剂的特性限制了其应用范围。为解决这一问题,研究者开发了基于POMs的复合材料。综述POMs复合材料在生物质转化、污染物处理和电化学领域的最新研究进展。POMs复合材料在提高催化剂稳定性、促进生物质大分子转化、增强废水处理和气体净化效率,以及提升电化学性能方面展现出显著优势。这些成果不仅克服了POMs易溶解的难题,还为相关领域的技术创新和应用提供了新的思路和方向。

关键词： 陶瓷基复合材料   高温力学性能测试   涡轮导向叶片   航空发动机  

摘要： 针对航空发动机涡轮导向叶片所用的陶瓷基复合材料的高温力学性能测试需求,设计开发一套测试系统。该系统由温度控制、载荷施加、数据采集和控制系统4个功能模块组成,采用比例-积分-微分(Proportion Integral Differential,PID)温度控制算法和模糊控制策略,实现了1600℃高温环境下的精确测试。对C/SiC复合材料样件的测试结果表明,系统在1600℃、300 MPa工况下的温度控制精度为±2.0℃,载荷控制精度为0.95%,应变测量精度为0.98με,数据采集稳定性达99.89%,满足用于涡轮导向叶片的陶瓷基复合材料的高温力学性能评价要求。

关键词： 碳纤维增强复合材料   有限元仿真   单单元测试   面内断裂韧性   冲击响应  

摘要： 预测纤维增强复合材料层压板的失效行为在工程应用中具有重要价值。利用万能电子试验机、冲击试验机,对一种碳纤维增强复合材料层压板在LS-DYNA有限元分析软件中的*MAT_58模型材料参数进行捕捉和验证。结果表明:单单元测试明确了*MAT_58模型材料参数在本构模型中的物理意义;通过双边缺口拉伸试验结合Bazant裂纹带模型计算出四边形单元尺寸为2 mm时的等效失效应变ERODS为0.56;落锤冲击试验峰值力对ERODS高度敏感,试验与仿真力-位移曲线吻合良好,峰值力误差最小为5.22%,验证了ERODS参数捕捉的有效性;纤维方向强度对于落锤冲击过程中的力学响应行为影响最大,面内剪切强度影响次之,基体方向强度影响最小。

关键词： 复合材料桨叶   模压成型   中温固化  

摘要： 以某无人直升机复合材料桨叶成型工艺过程为例,结合实际研制经验,针对研制成型过程中出现的问题进行了详细的分析和探讨,解决了复合材料桨叶成型过程中的一些关键技术和工艺难点,为类似的复合材料桨叶的成型工艺方案及设计积累了一定的经验。

关键词： 粉煤灰   复合材料   吸附质   吸附剂  

摘要： 以粉煤灰为载体,采用水热改性法制备了一种高吸附效果复合材料,并对其吸附Pb(Ⅱ)性能进行研究。试验结果表明:改性粉煤灰材料去除Pb(Ⅱ)的效率明显高于原粉煤灰。其单位饱和吸附量达到了209.30 mg/g。在pH值较低时吸附剂对Pb(Ⅱ)的吸附性能比较低,随着pH值的增强其吸附率也逐渐增强,平衡吸附量也变大。其吸附动力学符合拟二级动力学模型,这种趋势表明其吸附过程符合化学吸附。

关键词： 膨化   膨润土复合材料   Cd^(2+)   吸附  

摘要： 以膨润土为原料,高分子聚合物为载体,采用气流膨化技术制备膨润土复合材料,并通过XRD和SEM表征复合材料的结构和形貌。考察膨化度、吸附时间、溶液pH值和初始质量浓度等因素对Cd^(2+)吸附性能的影响,并通过吸附热力学和吸附动力学研究吸附机理。结果表明:气流膨化显著提高了膨润土复合材料的吸附性能,当膨化度为2.197时吸附效果最佳。在最佳工艺条件(吸附时间6 h,pH值7,Cd^(2+)初始质量浓度100 mg/L)下,对Cd^(2+)的去除率达98.43%,吸附量为9.77 mg/g。吸附热力学研究表明,该材料对Cd^(2+)的吸附过程主要遵循Freundlich等温吸附模型,属于多分子层吸附,材料表面存在不均匀的吸附位点。吸附动力学研究表明,该材料对Cd^(2+)的吸附符合准二级动力学模型,吸附速率主要取决于吸附剂表面的化学吸附过程。气流膨化膨润土复合材料制备方法简单、原料易得、吸附性能优异,在重金属废水处理中具有良好的应用前景。