关键词： 复合材料   复杂环境效应   试验设计   加速试验   湿热应力   性能退化  

摘要： 目的指导复合材料在复杂湿热环境下环境适应性摸底与评价试验的开展,分析评估复合材料在复杂综合应力下的激活能参数。方法分析装备全寿命周期复杂自然环境剖面及各环境因素影响效应,确定复合材料各工作阶段敏感应力类型及条件,基于应力加速模型及累积损伤等原理,制定复合材料复杂环境效应综合加速试验剖面。构建复合材料复杂环境条件下的动力学模型,并提出相应参数估计方法。开展复合材料加速试验,并基于实测数据开展复合材料性能退化建模与评估。结果分析了复合材料全寿命周期环境影响因素及环境效应,明确了各工作阶段敏感应力主要有温度、湿度、太阳辐照、温度交变、振动以及冲击等。依据实际环境数据,设计并开展了3组不同湿热条件(80℃/75%RH、80℃/85%RH、80℃/95%RH)的综合试验,收集得到复合材料拉伸强度、拉剪强度、径向弯曲强度以及纬向弯曲强度等4种性能指标的试验数据。试验数据表明,拉剪强度(最大相对退化速率为0.1773/循环)、径向弯曲强度(最大相对退化速率为0.1292/循环)以及纬向弯曲强度(最大相对退化速率为0.2610/循环)等性能参数可用于产品退化建模与评估。通过参数估计,进一步确定了退化速率与湿热应力的关系,并针对当前试验提供了改进依据。结论复杂环境效应综合加速试验对装备复合材料产品经历复杂环境条件的模拟效果和加速效果较好,试验可实施性较强。提出的改进广义Eyring模型可涵盖温度应力与湿热应力的加速效应,并综合考虑多种应力的相互作用,通过少量组合试验便可量化评估激活能等参数。所建模型指出当前基于激活能参考值(Ea=0.7eV)试验方案可由不同温度应力的综合试验数据进一步修正与优化,且所提试验与分析方法主要针对大部分树脂基复合材料产品,并可依据需要推广至电子产品、机电产品等试验对象。

关键词： 高性能玻璃纤维   耐候性   PA66   结构安全   墙体结构  

摘要： 为解决深部充填体固结效果差、强度低、易开裂的技术难题,研究通过调整玻璃纤维含量和优化水泥基混合物的配比,使复合材料可以应用在房屋墙体结构中,结果显示,PA66添加量为10wt%时,复合材料可展现出最佳的流动性和加工性能。在力学性能方面,虽然拉伸强度和拉伸模量随PA66添加量的增加而降低,但弯曲强度却呈现增强趋势,表明PA66的添加量对提高复合材料的弯曲性能具有积极作用,该结构体系具有装配化程度高、安全裕度大、抗侧刚度和抗侧承载力强等特点。

关键词： 超级电容器   五氧化二钒   碳材料   复合材料   电化学  

摘要： 五氧化二钒(V2O5)作为一种有广阔前景的电极材料,具有储量丰富、无毒、高电容电位等优点,通过V2O5纳米化、复合化等策略可实现材料性能的最优化。本文综述了V2O5/C纳米复合材料在超级电容器储能器件领域的最新研究进展,总结了V2O5/C纳米复合材料的制备方法及其对形貌和电化学性能的影响规律,讨论了组分优化、增加有效比表面积、杂原子掺杂、构建三元纳米复合材料等电化学性能提升策略。V2O5/C纳米复合材料以其独特的结构及优异的效能克服了单一电极材料的局限性,具有较强的实际应用潜力。最后,提出了V2O5/C电极材料在性能提升、机理探索和规模化生产等方面面临的问题,对电化学储能技术的未来发展趋势做出了展望,即开发高性能、智能化的新型复合材料及储能器件,为构建高效、安全的电化学储能体系提供理论和实践支持。

关键词： 单搭接   复合材料沉头接头   螺栓预紧力   承载试验   2D DIC   有限元分析  

摘要： 根据ASTM 5961试验标准设计了复合材料单搭沉头螺栓接头试件,通过试验和仿真分析了螺栓预紧力水平对其静拉伸性能影响规律。试件为准各向同性铺层的碳纤维环氧树脂层合板,试验过程中利用非接触全场应变测量系统2D数字图像相关技术(DIC)对沉头板表面应变场数据进行了采集。基于ABAQUS/Standard隐式分析模块建立了复合材料单搭沉头螺栓接头的静拉伸三维有限元模型,分析了螺栓预紧力和摩擦系数对沉头孔周挤压应力的影响规律。结果表明:当接头承受拉伸载荷时,沉头孔周区域受螺栓挤压损伤最为严重;增加螺栓预紧力可提高螺栓孔2%变形的承载强度,但对接头极限承载强度的提升效果较小。有限元应力分析表明,增加螺栓预紧力或增大层合板之间的摩擦系数均有利于减轻孔周应力集中程度,提高复合材料单搭沉头螺栓接头的承载性能。

关键词： 应用型人才   OBE理念   产教融合   化学工程与工艺   校企合作  

摘要： 新工科助力高等教育强国建设,推动高校加快体制机制创新。依据新工科发展形势与要求,基于工程教育专业认证的标准和要求,开展研究OBE(Outcome-based Education,OBE)理念下产教融合协同培养应用型人才。OBE理念结合产教融合进一步构建人才培养体系、实践/实验课程体系建设、闭环质量监控与强化持续改进等方面,结合应用型人才实践教学范例,阐述OBE理念下产教融合在石油与化工专业群应用型人才培养中的地位和作用,实现实践教学改革与完善。OBE理念下产教融合实现高校转型升级,满足企业对应用型人才的需求,实现校企优势互补。

关键词： 聚丙烯   中空二氧化硅   相容性   拉伸强度   新型复合材料  

摘要： 中空二氧化硅(SiO_(2))是一种特殊的新型无机化合物,由于其内部的晶体结构,具有一个或者多个空腔,除此之外还具有来源广、低密度、高比表面积和优异的吸附效果,这就决定了其可以用来填充改性高分子材料。选取SiO_(2)通过简单的熔融共混法来填充改性聚丙烯(PP),加入了改性聚丙烯充当相容剂,研究了SiO_(2)的含量对PP复合材料的拉伸强度、冲击强度和熔体流动速率等影响。结果显示:改性聚丙烯的加入能够起到良好的相容性,适量的SiO_(2)可以提高聚丙烯复合材料的拉伸强度、断裂伸长率和熔体流动速率,但添加过量会使聚丙烯复合材料的力学性能及熔体流动速率下降。选用无机材料来改性聚合物已成为一种趋势,相信在未来,会有更多的新型复合材料诞生。

关键词： SiO_(2)   ZIF-67   甲基橙   高温煅烧   低温吸附  

摘要： 吸附法是处理有机废水技术中最简单而有效的方法,但在低温(低于10℃)时,材料的吸附性能急剧下降。通过在SiO_(2)@ZIF-67中引入氧化石墨烯(GO)、碳纳米管(CNTs)、二硫化钼(MoS_(2))制备了SiO_(2)@ZIF-67基复合材料(SiO_(2)@ZIF-67/GO、SiO_(2)@ZIF-67/CNTs、SiO_(2)@ZIF-67/MoS_(2)),并对其进行高温煅烧处理。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜以及氮气吸附-脱附等手段对材料结构进行表征,并研究其在低温环境下对甲基橙的吸附性能。结果表明:煅烧后复合材料以介孔结构为主,表现出优异的吸附性能,其中SiO_(2)@ZIF-67/GO(S)的比表面积可达303m^(2)/g,在5℃条件下对质量浓度100mg/L甲基橙溶液的最大饱和吸附量为332mg/g,饱和吸附量分别是SiO_(2)@ZIF-67/GO、活性炭的2.9倍和4.4倍;复合材料的吸附过程符合Freundlich模型和准一级动力学模型,吸附以物理吸附为主。

关键词： 窑洞村落设施   碳纤维   SiC   复合材料   力学性能  

摘要： 基于窑洞建筑与村落设施对建筑复材低密度、高断裂韧性的需求,对比分析了烧结SiC、碳纤维增强复合材料以及Y-Z_(r)O_(2)涂层改性碳纤维增强复合材料的密度、表面形貌、弯曲强度和断裂韧性。结果表明,SiC及其碳纤维增强SiC复合材料的密度和弯曲强度从大至小的顺序依次为SiC、Cf/SiC复合材料、Cf(Y-Z_(r)O_(2))/SiC复合材料。SiC、碳纤维增强SiC复合材料中的残留Si含量和断裂韧性从小至大的顺序依次为SiC、Cf/SiC复合材料、Cf(Y-Z_(r)O_(2))/SiC复合材料。碳纤维增强复合材料、Y-Z_(r)O_(2)涂层改性碳纤维增强复合材料较烧结SiC具有更低的密度和更高的断裂韧性。从窑洞建筑与村落设施角度考虑,选择成本更低而性价比更高的Cf/SiC复合材料为宜。

关键词： 复合材料   夹芯结构   仿生结构   力学性能   拓扑结构  

摘要： 轻质复合材料夹芯结构由薄而强的面板和轻质多孔的芯子组成,其芯子结构的多样性推动着夹芯结构的发展。在自然界中,各类生物在长期的进化过程中形成了最适宜其生存和繁衍的生物结构,其中高强度结构启发了科研人员对夹芯结构芯子进行仿生设计。本文对水中动物、陆地动物、飞行动物以及植物果实、根茎、叶脉的仿生夹芯结构研究现状进行了综述,阐述了仿生复合材料夹芯结构芯子及拓扑结构的设计理念。介绍了复合材料仿生夹芯结构对力学性能的改进和在相关工程中的应用。最后,基于仿生复合材料夹芯结构的发展现状,提出了科学挑战,并进行了展望。

关键词： 植物病虫害   化学农药   纳米二氧化硅   化学合成农药   现有农药   农业生产效率   农药剂型   有效利用率  

摘要： 在现代农业中,农药是减少植物病虫害并提高农业生产效率的重要手段。然而,目前大部分化学合成农药存在生物毒性、抗药性和环境危害性等问题,而且传统农药剂型有效利用率偏低。为了解决这些问题,迫切需要引入新型高效的植物病虫害防治技术,以减少化学农药的滥用,促进农业的可持续发展。近年来,纳米材料及相关技术的发展为植物病虫害防治开辟了新的途径,其独特的表面特性和小尺寸效应,以及新颖的物理和化学性能有助于克服现有农药产品的许多固有限制。在各种类型的纳米材料中,纳米二氧化硅因其比表面积大、稳定性好、表面易修饰、生物相容性好等特点而受到广泛关注。本文结合近年来国内外的研究进展,综述了纳米二氧化硅的合成方法及其在植物病虫害防治中的应用,并对其面临的挑战和未来的发展前景进行展望,旨在为纳米二氧化硅在植物病虫害防治领域的应用提供理论依据。