关键词： 复合材料层合板   雷电环境   损伤因素   紧固件  

摘要： 在雷击环境中,碳纤维增强聚合物复合材料(CFRP)与紧固件直接相互作用的效应非常复杂。为深入了解不同因素对损伤模式的影响,设计了一系列实验模型,探究不同复合材料结构的试样雷击损伤效果,包括单向和编织织物结构;分析电流注入分别发生在紧固件部分和碳纤维部分的损伤特性。实验结果表明,编织织物结构具有更好的导电性能,相比于单向层结构,其雷击损伤区域更小。雷击实验条件对气体排放、层间剥离损伤特性和雷击现象均产生了显著影响。使用高速摄影机观察了雷击过程,通过对雷击击打过程的分析揭示了紧固件与CFRP复合材料之间的电热转换机制。

关键词： 2.5D机织结构   SiC_(f)/SiC复合材料   细观模型重构   电磁仿真   吸波性能   影响因素  

摘要： 为满足高温吸波结构复合材料要求,选用SiC纤维(SiC_(f)),设计并制备了2.5D机织SiC_(f)/SiC复合材料,采用实验与仿真相结合的方法研究了吸波性能。利用弓形法开展了反射损耗测试,采用X射线计算机断层扫描(Micro-CT)技术提取材料几何结构参数,建立了全厚度细观模型,在CST电磁仿真软件上模拟计算了材料的反射损耗,并与实验结果进行对比分析。通过等效电磁参数理论和场分布图分析了吸波机制,并研究了几何结构参数、电磁参数、电磁波电场极化方向和入射角度对材料吸波特性的影响规律。实验结果表明:在1~18 GHz频率范围内,本文所制备的2.5D机织SiC_(f)/SiC复合材料具有3 GHz的有效吸波带宽,在吸收峰9.3 GHz处,最大反射损耗达到-17 dB,这与仿真结果基本一致。该复合材料主要通过电损耗的方式吸收电磁波,其良好的吸波性能是结构设计和材料特性协同作用的结果,材料整体厚度和纤维介电常数是影响2.5D机织SiC_(f)/SiC复合材料吸波性能的关键因素。

关键词： 真菌   菌丝体   几丁质   生物质   复合材料  

摘要： 为深入探究新型真菌材料在可降解性、生物相容性、耐用性、隔音性等方面的应用研究,促进真菌复合材料的发展,对目前国内外大型真菌及菌丝体复合材料的研究现状进行了综述。首先,从材料角度出发,对平菇、金针菇、灵芝等大型真菌的主要结构、组成成分、活性物质和应用价值等内容进行了分类介绍,对比分析了固态发酵和液态发酵方式对真菌材料及其加工性能的影响。其次,综合分析了国内外有关纯菌丝体材料和菌丝体复合材料的研究进展,详细介绍了菌丝体复合材料在隔音材料、建筑板材、包装材料、纺织皮革以及医用敷料等方面的研究成果。最后,对真菌材料存在的生产污染、致病性、使用寿命等问题以及未来发展方向进行了分析与展望,希望为真菌复合材料的快速发展提供有益借鉴。

关键词： 泡沫金属   复合材料   热物理性能   吸能性能   降噪性能  

摘要： 由于泡沫金属是由金属基体骨架连续相、气孔分散相或连续相组成的两相复合材料,因此其性质取决于所用金属基体、气孔率和气孔结构,并受制备工艺的影响。通常,泡沫金属的优势在于吸热隔热性能较好、降噪能力较强且吸能力效果明显。现阶段,泡沫金属及复合材料已经广泛应用到航空航天、建筑工程以及化工等领域,同时这种材料也引发了众多国内外学者的关注。基于此,文章主要对泡沫金属复合材料生产应用实践进展展开探究,并对其未来研究发展作出展望,以此为相关研究人员提供参考。

关键词： 碳纳米管   扩散结合法   CNTs/Cu复合材料   导电性  

摘要： 采用扩散结合法将分散后的碳纳米管附着在铜箔表面,经裁剪、堆叠和预压后使用真空热压烧结炉进行烧结,制备出具有优良导电性的CNTs/Cu层状复合材料。使用SEM、EDS和XRD等对样品的微观形貌和成分进行表征,使用显微硬度计和导电率检测仪等对样品性能进行测试。结果表明:在热压烧结过程中,一定量铜扩散到CNTs层中,有效改善了碳纳米管层和铜层的结合能力。相比于纯铜,CNTs/Cu层状复合材料在硬度提高45%的同时,在平行于碳纳米管层方向导电率达到91%IACS,而垂直于碳纳米管层方向也仍具有80.6%IACS的导电率。

关键词： 复合材料   传感器   结构健康监测(SHM)   损伤   机器学习  

摘要： 纤维增强树脂基复合材料(Fiber reinforced plastics,FRPs)因其高模高强、可设计强、耐腐蚀等优异性能,已广泛应用于航空航天等高性能领域。结构健康监测(Structural health mornitoring,SHM)对于保障复合材料结构的安全运行至关重要。随着人工智能技术的进步,机器学习方法在复合材料结构健康监测领域也得到快速发展,以数据驱动方法代替传统模型对结构状态进行判断,使得基于各类传感器的结构健康监测技术具有更高的准确性、鲁棒性及高效性。基于此,本文首先阐述了在复合材料结构健康监测领域中常用的机器学习算法,其次总结了机器学习方法在复合材料损伤模式识别、损伤位置识别和损伤程度识别几个方面的研究进展,最后讨论了基于机器学习的复合材料结构健康监测的未来发展趋势。

关键词： 碳纤维   复合材料   模量过渡   应力释放   界面增强  

摘要： 碳纤维树脂基复合材料(CFRP)具有轻质、高强、高模量等优异性能,在航空航天领域有广阔的应用前景。界面作为连接树脂基体和碳纤维(CF)增强体的桥梁,是影响复合材料力学性能的重要因素。针对碳纤维与树脂的模量差异过大的问题,提高界面相的模量使两者的模量平稳过渡,提高应力传递效率,是改善界面性能的有效策略。本文主要综述了近年来刚性界面相、刚柔界面相的构筑方法及其对复合材料增强效果的研究进展,并对碳纤维树脂基复合材料界面相存在的问题进行了讨论,对今后界面增强的研究方向进行了展望。

关键词： 微秒脉冲磁场   取向   聚硅氧烷   羰基铁   电磁屏蔽  

摘要： 脉冲磁场已被证实通过诱导纳米粒子在基体中取向排列可以显著提高复合材料的电磁屏蔽性能,然而脉冲磁场幅值对复合材料电磁屏蔽性能的影响规律尚不明确。因此,采用脉宽为10μs、频率为50Hz的脉冲磁场诱导片状羰基铁(flaky carbonyl iron,FCI)在聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,PDMS)中定向排列,研究磁场幅值(0~0.7T)对复合材料电磁屏蔽性能的影响规律。用扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)和X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)对纳米粒子的取向和排列进行了表征。结果表明,脉冲磁场可以有效控制羰基铁的取向和排列,形成导电网络结构,提高复合材料的导电性,最终显著提高取向复合材料的电磁屏蔽性能。脉冲磁场对复合材料的屏蔽效能增强效果可达27%,达到的最高屏蔽效率为15.36dB。理论分析和实验结果的一致性证实了微秒级脉冲磁场在改善复合材料电磁屏蔽性能方面的有效性。该研究制备的高性能柔性电磁屏蔽复合材料具有应用于先进电子设备的潜力。

关键词： 回收碳纤维   湿法非织造   混杂   复合材料   力学性能  

摘要： 为提高回收碳纤维(RCF)的高值化应用,采用湿法非织造成型工艺制备了碳纤维(CF)复合材料预成型体(CFP)。同时为避免复合成型过程中,湿法预成型体中黏合剂在加热过程中对复合成型产生影响,采用剑麻纤维(SF)与RCF混杂成型,利用SF间氢键作用提高CFP的可成型性,从而获得了CF/SFP预成型体。另外,还制备了SF预成型体(SFP)。以聚丙烯(PP)为基体,湿法非织造织物为预成型体,采用模压成型方式制备了3种PP基复合材料(CFPC,SFPC,CF/SFPC),并对以不同纤维组分形成的预成型体结构性能及PP基复合材料的力学性能进行测试,分析SF与CF混杂对湿法预成型体结构性能及PP基复合材料力学性能的影响。结果表明,在无黏合剂的条件下,RCF可通过与SF混杂,形成具有稳定结构和力学性能的CF/SFP,且混杂工艺可改善预成型体的结构均匀性及湿法成型过程中CF的质量损失率;当以SF与RCF混杂质量比3∶1制备CF/SFP时,较制备CFP时的纤维损失率下降了33.63%,厚度不匀率下降了35.03%。以湿法非织造织物形式存在的CFPC具有较好的力学性能,特别是在改善韧性方面。CFPC的拉伸应变可达到7%左右,弯曲强度达到60.01MPa,冲击强度可达到10.12kJ/m^(2)。采用RCF与SF混杂制备的CF/SFPC的力学性能较SFPC的力学性能有较大改善,在增强纤维含量相同的情况下,CF/SFPC较SFPC弯曲强度和冲击强度分别提高了13.09%和18.42%。

关键词： 复合材料   舱体   静强度   验证方法  

摘要： 本文以复合材料舱体结构为研究对象,依据承载考核要求,提出了一种可以在复合材料舱体结构承载位置施加纵向载荷的加载验证方法,攻克了多点随动加载技术,解决了产品与模拟件加载过程中干涉的难题,从而实现复合材料舱体结构多点纵向加载考核,并成功应用于某大型复合材料舱体结构静强度验证中。检测结果表明,此加载验证方法能够准确、高效完成大型复合材料舱体结构整体载荷的施加,结果满足使用设计要求,为复合材料舱体结构轻量化设计及强度评估研究提供参考依据。