关键词： 改性复合材料   表面铣削   磨损预测   磨损规律   球头铣刀  

摘要： 针对斜缠改性烧蚀防热复合材料(简称“改性复合材料”)的表面铣削过程，提出了一种新的球头铣刀磨损体积预测方法。该方法不仅分别考虑了后刀面和切削刃在与工件相互作用过程中的实际应力状态，还根据表面铣削过程中的动态力热状态对磨损系数和刀具表面硬度做出了动态调整，从而全面保证了预测结果的准确性。经验证，该方法的平均预测误差小于15%。基于该方法，分析了改性复合材料表面铣削过程中的刀具磨损规律。结果表明，切削刃的磨损主要与切削刃刚度和刀-工实际接触距离有关。为降低切削刃的磨损，可通过减小刀具前、后角提升切削刃的刚度，或选择低主轴转速和高进给量减小刀-工实际接触距离。后刀面的磨损则取决于后角和工件已加工表面的回弹高度。为降低后刀面的磨损，需使用大后角刀具在高主轴转速和低进给量下进行加工。由于降低切削刃磨损与降低后刀面磨损的策略相反，综合来看，选用减小切削刃磨损的策略更有利于降低整个刀具磨损程度。

关键词： 纤维素纳米晶   明胶   Pickering乳液   乳化特性  

摘要： 纤维素纳米晶（Cellulose nanocrystals，CNC）是一种棒状、纳米级的胶体颗粒，其较强的亲水性与单一的基团结构等性质限制了其在稳定Pickering乳液方面的应用。本文为了改善CNC的乳化能力，来制备更为稳定的乳液。以CNC和明胶蛋白（Gelatin，GE）复配形成稳定的复合物胶体，并混入油相乳化制得水包油型Pickering乳液。并通过Zeta电位、浊度、傅里叶变换红外光谱等表征分析不同pH与复配比对CNC/GE复合颗粒性能的影响，并利用形貌特征观察、粒径大小和分布表征进一步探讨其稳定的Pickering乳液特性。结果表明，在pH 4.2时，CNC/GE可通过静电相互作用形成具有稳定的复合胶体颗粒，并具有较好的乳化特性和热稳定性。随着CNC/GE复合物中GE比例增加，复合粒子粒径减小，热稳定性提高，并且其稳定的Pickering乳液液滴尺寸更小且更均一，乳液的储存稳定性更好。此研究为拓展纤维素/蛋白质复合物在食品级Pickering乳液中的应用提供了理论依据。

关键词： 纳米纤维   金属有机框架材料   复合材料   制备   气体净化  

摘要： 金属有机框架材料（MOFs）具有比表面积高、结构可调以及组成多样等优点，其衍生物能够继承MOFs的多孔骨架和化学成分，并表现出更好的稳定性和可调性。MOFs及其衍生物是气体净化领域极具潜力的材料，但由于为固体粉末状，使其在实际场景中的应用受到限制。基于静电纺丝纳米纤维制备的MOFs/纳米纤维基复合材料有效综合了MOFs的晶体结构、物理化学性质以及纳米纤维多级结构与优异的柔韧性，有望解决MOFs及其衍生物在实际应用中回收困难、易团聚等问题。本文首先叙述了MOFs及其衍生物的类别、合成方法以及在气体净化中的应用，随后重点介绍了MOFs/纳米纤维复合材料的制备方法及其常见衍生物，总结了MOFs/静电纺丝纳米纤维基复合材料在气体污染净化领域的应用。尽管，MOFs/纳米纤维基复合材料在气体净化领域取得了显著进展，但仍存在工艺复杂、可重复性差、稳定性和耐久性低等问题。最后，基于上述问题本文对MOFs/纳米纤维基复合材料未来的设计与制备、应用机理研究提出了建议，以期为制备更具应用潜力的MOFs/纳米纤维基复合材料提供参考。

关键词： 厚截面复合材料   多场耦合   固化均匀性   凝胶点   多目标优化  

摘要： 为解决厚截面复合材料固化过程中由于凝胶点前后温度场和固化度场不均匀而产生的质量缺陷问题，基于热-流-固多物理场耦合有限元模型，结合优化拉丁超立方抽样（OLHS），建立径向基神经网络（RBF）代理模型的固化均匀性多目标优化方法，实现对凝胶前后温度梯度和固化度梯度均匀性优化。优化结果与原设计相比，在总固化时长仅增加6.7%情况下，凝胶点前后的温度梯度分别下降了51.7%和66.5%，固化度梯度分别下降了33.3%和63.6%，整个固化过程最大温度峰值下降了8.8%。表明本文提出的方法能够显著提升凝胶前后的固化均匀性。

关键词： 数字图像相关技术   碳纤维复合材料   短切纤维增韧   断裂韧性   纤维桥连   应变场  

摘要： 短切纤维层间增韧作为一种高效、便捷的复合材料层间增韧方法，已经被广泛用于提升复合材料层间力学性能。目前研究缺乏针对短纤维插层碳纤维增强复合材料层间开裂过程三维图像试验信息的系统探究。本文制备了短切芳纶纤维和短切亚麻纤维增韧的碳纤维/环氧复合材料层合板，通过双悬臂梁（DCB）试验研究短切纤维的增韧效果，并采用数字图像相关法（DIC）研究短纤维插层增韧复合材料表面应变场和损伤演化过程，分析不同短切纤维层间增韧机理。试验结果表明，层间插入短切芳纶纤维和短切亚麻纤维均可大幅提升复合材料层合板的I型断裂韧性，增韧后DCB试样分层损伤过程均出现纤维桥联和纤维拔出现象。相比短切亚麻纤维，短切芳纶纤维桥联和裂纹偏转现象更显著，层间增韧效果更好，研究结果为复合材料性能优化奠定试验基础。

关键词： 热压罐成型   COMSOL Multiphysics   温度场仿真   固化度场仿真  

摘要： 自复合材料以其质量轻、耐磨损且耐高温与腐蚀的特性迅速在新型材料领域崭露头角，如今，它已成为当前高铁动车等各个领域新型材料的重点研究材料和炙手可热的话题。本研究旨在更精确地分析复合材料制件的固化动态物理仿真过程。本文选用功能灵活的COMSOL Multiphysics软件模拟制件C型横梁温度场仿真情况和固化度场仿真情况，首先是对所选的C型横梁进行温度场和固化度场的模拟仿真模型建立，然后分析复合材料构件热压罐成型过程中的固化动态物理过程，采用有限元数值分析方法，并设置好热压罐成型时复合材料模具与制件等的材料属性，最后通过对仿真数据的分析所得的C型横梁温度场模型误差最大值不大于2.5%。同时通过分析C型横梁五个特征点的温度场曲线为复合材料制件在热压罐内的固化优化提出新的试验方向。

关键词： 分子筛   复合材料   合成   应用   进展  

摘要： 传统分子筛存在传质阻力大，吸附量有限等问题，将其与活性炭、硅藻土等复合、形成具有协同作用的复合材料，是满足多元化需求、拓展应用领域的重要途径。本文围绕复合分子筛、分子筛-客体材料复合材料两个方面评介分子筛基复合材料制备方法的研究进展，梳理其在吸附分离、催化等领域的应用。结果表明，复合分子筛常用的合成策略有模板法、溶胶-凝胶法和分子筛硅源法等，但得到的复合材料结构不稳定，易发生相分离。分子筛-客体材料复合材料的合成方法多样，其中的静电自组装法和溶液共混法可实现与多种类型客体材料组合使用，但存在过程复杂、溶剂依赖性强等问题。尽管分子筛基复合材料在吸附分离、工业催化方面应用前景广阔，但其在气相有机污染物（尤其是VOCs）吸附中的研究仍显不足。未来研究应重点开发温和、环保的合成策略，包括但不限于低温低压合成方法，环保型溶剂体系等，以推动分子筛基复合材料的实际应用。

关键词： 2.5D-SiO   /Phenolic   拉伸性能   损伤演化   声发射  

摘要： 石英/酚醛复合材料是一种广泛应用于航天飞行器的热防护材料，研究其高温拉伸性能及损伤机理对树脂基热防护材料应用具有重要价值。为此，本文测试了一种2.5D编织石英/酚醛复合材料(2.5D-SiO2f/Phenolic)的拉伸性能，测试温度范围为室温～800℃。利用声发射技术对室温拉伸试样损伤演化进行动态监测，结合扫描电子显微镜观察断口形貌，分析其拉伸损伤机理。结果表明，室温拉伸强度可达275MPa，模量可达17GPa，在室温～800℃范围内，2.5D-SiO2f/Phenolic拉伸性能随温度升高逐渐下降。揭示出2.5D-SiO2f/Phenolic拉伸过程中主要存在70～100kHz、220～270kHz、300～330kHz三种频率范围的损伤信号，对应的损伤模式分别为基体开裂、纤维与基体脱粘和纤维断裂，并分析了拉伸损伤演化过程。

关键词： 聚合物基复合材料   聚多巴胺   羟基磷灰石   生物相容性   成骨性能  

摘要： 理想的人工骨修复材料应具有良好的生物相容性和体内促成骨作用。本文制备了聚多巴胺（PDA）辅助硒羟基磷灰石（Se-HA）修饰的聚氨基酸/硒羟基磷灰石（PAA/Se-HA）复合材料（Se-HA@PDA@PAA/Se-HA）。采用XRD、FT-IR、TG-DSC、SEM和力学性能表征Se-HA、PAA、PAA/Se-HA、Se-HA@PDA@PAA/Se-HA复合材料的各项理化性能；通过蛋白吸附实验评价复合材料表面是否有利于细胞黏附；通过ICP-MS检测复合材料浸提液释放硒元素浓度；将材料浸提液与骨髓间充质干细胞（BMSCs）共培养，通过细胞增殖实验和细胞形态评价复合材料的细胞相容性，通过碱性磷酸酶（ALP）活性实验表征复合材料诱导细胞成骨分化能力。将PAA、PAA/Se-HA、Se-HA@PDA@PAA/Se-HA复合材料植入新西兰大白兔股骨髁缺损处，通过组织观察评价其体内引导成骨性能。实验结果显示，Se-HA@PDA@PAA/Se-HA复合材料具有PAA和Se-HA的结构特征，Se-HA在PAA/Se-HA复合材料基体内部和表面均匀分散。该复合材料熔融温度约为210 ℃，最大分解温度约为461 ℃，弯曲强度约80 MPa，抗压强度约104 MPa，屈服强度约96 MPa。相比PAA和Se-HA复合材料，Se-HA@PDA@PAA/Se-HA复合材料具有较好的吸附蛋白能力，有利于细胞黏附。该复合材料浸提液与BMSCs培养3天后，细胞增殖明显，表现出良好的细胞相容性；与BMSCs培养7天后，相比PAA/Se-HA复合材料，Se-HA@PDA@PAA/Se-HA复合材料表现出较好的诱导细胞成骨分化的能力。该复合材料植入新西兰大白兔股骨髁缺损6周后，能够引导新骨生成，与新骨紧密键合。结果表明，Se-HA@PDA@PAA/Se-HA复合材料具有良好的力学性能和热稳定性能，能够促进BMSCs体外增殖并诱导其成骨分化，引导体内成骨，在骨组织工程领域具有一定的应用前景。

关键词： 石墨烯   碳化硅   化学气相沉积   复合材料   气相组分  

摘要： 随着半导体工业逐渐接近摩尔指数路线图的终点,对于新材料探索的必要性使得我们把目光聚焦在不同类型的非传统材料上.石墨烯拥有无与伦比的物理化学性质,在传统碳化硅(silicon carbide, SiC)材料表面沉积连续态石墨烯薄膜,可以赋予其全新的热、力、电等功能.石墨烯与碳化硅的集成促进了一类新型材料的诞生,极大拓宽了该类材料在电子器件、航空航天等诸多领域的应用.石墨烯/碳化硅复合材料的制备一直备受关注,然而在碳化硅衬底上直接制备高质量、均匀、层数可控的石墨烯仍是需要攻克的难题.本文聚焦于石墨烯/碳化硅复合材料制备过程中的气相组分,综述了石墨烯在碳化硅衬底表面生长的前-中-后阶段气体发挥的不同作用,包括碳化硅衬底刻蚀、改性,助力石墨烯生长,石墨烯解耦几个方面,涵盖了石墨烯/碳化硅复合材料制备过程中的各个关键步骤,为石墨烯/碳化硅复合材料一体化制备工艺研发提供了全新思路.本文进一步总结了气体对石墨烯/碳化硅复合材料制备的意义,展望了其所面临的挑战和未来的发展方向.