关键词： 石墨烯纳米复合材料   水处理   功能化方法   多组分体系  

摘要： 深入研究石墨烯纳米复合材料在水处理中的前沿应用及其独特性能,通过引入新颖的功能化方法,优化多组分体系下的性能以及强调可持续发展和环境友好性,探讨了石墨烯纳米复合材料在解决实际废水处理中所存在的问题,通过多层次的分析,提供一种全面而复杂的视角,以推动石墨烯纳米复合材料在水处理领域的进一步应用和发展。

关键词： 风力机叶片   复合材料   声发射   损伤特性   哨兵函数   S变换  

摘要： 利用声发射检测技术研究玻璃纤维增强环氧树脂复合材料的损伤特性,在此过程中,采用哨兵函数来表征该材料的损伤程度,并通过S变换和模糊C均值(FCM)聚类来分析声发射信号,从而获得材料的损伤特征。三点弯曲实验结束后对试件断口进行扫描电子显微镜(SEM)拍照来验证,可得:通过对SEM照片的分析得到基体开裂、纤维脱粘、分层破坏、纤维断裂4种损伤模式;对整个声发射事件进行哨兵函数分析,观察到试件在弯曲过程中哨兵函数曲线呈明显下降趋势;对依据哨兵函数划分的不同阶段的信号进行VMD降噪处理,然后采用S变换进行时频分析得到不同损伤的特征频率,最后采用FCM聚类进行验证。结果表明:哨兵函数值的突变可作为材料断裂的预警信号,材料损伤类型的识别可依据S变换的频率分布结果进行确定。

关键词： 非晶复合材料   室温塑性   剪切带   富Fe相  

摘要： 基于元素间混合焓差异,通过在Mg基非晶合金中添加Fe元素,使合金凝固过程中析出原位自生富Fe相,从而制备出原位自生相增强镁基非晶复合材料。研究发现,富Fe相均匀分散在镁基非晶合金基体中,平均尺寸为8μm,体积含量约为14%。相比于基体材料的脆性断裂,原位自生富Fe相增强镁基非晶复合材料表现出明显的屈服与塑性变形,塑性形变量达9.5%,并且断裂强度也较基体合金有所提高。通过对断面的分析发现富Fe相在变形过程中可有效阻碍非晶基体中主剪切带的快速扩展,使其发生偏转和增殖,生成多重剪切带,使复合材料的力学性能显著提高。

关键词： 氮化硼   石墨烯   聚氯乙烯   耐腐蚀  

摘要： 使用具有优异的化学稳定性和力学性能的二维无机材料氮化硼(BN)通过液相超声剥离的方式对石墨烯进行改性,制备氮化硼/石墨烯(GBN)复合填料来制备PVC复合材料,进一步研究GBN填料掺量对PVC复合材抗腐蚀性能的影响。结果表明:PVC复合材料的接触角在GBN掺量为1.0%时得到明显提升,为156°。随着GBN掺量的不断增加,PVC复合材料的失重率及物理尺寸变化率均不断降低,其中PVC复合材料失重率于掺量为1.5%时达到最低,为8.98%,而尺寸变化率超过1.0%时,下降幅度趋于平缓。此外,GBN掺量为1.0%时,PVC复合材料的拉伸应力保持率和拉伸应变保持率分别为156%和82%;PVC复合材料的色差变化逐渐降低,且当GBN掺量超过1.0%后,PVC复合材料的色差变化趋于平稳,当在掺量为1.0%时,PVC复合材料的色差为7.8。研究为制备具有较强耐腐蚀性能的PVC复合材料提供参考。

关键词： 角联锁织物   碳/环氧复合材料   变密度结构设计   面外压缩   计算机断层扫描技术   损伤机制  

摘要： 为研究变密度结构设计对三维机织角联锁复合材料面外力学性能的影响,设计制备了三维机织角联锁不变密度复合材料、三维机织角联锁经纱变密度复合材料和三维机织角联锁纬纱变密度复合材料。结合扫描电子显微镜、数字图像相关技术和X射线计算机断层扫描等检测技术,对角联锁变密度复合材料的面外压缩力学行为、内部损伤量化和渐进损伤等进行了测试与表征。研究结果表明:上疏下密角联锁纬纱变密度复合材料展现出优异的压缩性能,其压缩比强度比不变密度复合材料高3.40%;同时,上疏下密角联锁纬纱变密度复合材料损伤体积仅为11.64 mm 3,远低于不变密度复合材料的26.90 mm 3。进一步分析得到,不变密度复合材料压缩破坏以剪切失效为主,而上疏下密角联锁纬纱变密度复合材料则为基体开裂。

关键词： 复合材料   防火涂层   膨胀倍率  

摘要： 防火涂料中的膨胀型产品在防止基材迅速升温上效果显著。本研究制备了建筑防火涂层用聚苯胺-碳化硅(polyaniline⁃silicon carbide,PAn⁃SiC)复合材料。利用扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱以及X射线衍射,深入探讨了该复合材料的形态、成分及结构特性,系统评估了不同类型单组分膨胀型防火涂料乳液以及复合材料含量如何影响涂层的防火和耐火性能。

关键词： 冻融循环   碳纤维布   碳纤维   混凝土   相对动弹性模量   能量耗散   复合材料  

摘要： 为探究碳纤维增强方式对混凝土材料抗冻性能及能量耗散影响规律,利用纵波波速仪以及电液伺服压力机获取冻融循环作用(0,25,50,75,100次)后四种混凝土(素混凝土、碳纤维混凝土、碳纤维布混凝土、碳纤维及碳纤维布混凝土)的纵波波速及力学性能,分析碳纤维增强方式、冻融循环次数对试件相对动弹性模量、峰值应力、能量耗散及损伤度影响规律。结果表明:①相较于冻融循环0次素混凝土,冻融循环25,50,75,100次试件相对动弹性模量降幅分别为8.21%、18.33%、30.44%、45.89%,冻融循环次数的增加使试件相对动弹性模量降低,碳纤维及碳纤维布均能减缓试件相对动弹性模量降幅;②冻融循环次数的增加使四种不同混凝土试件峰值应力均呈降低趋势,碳纤维及碳纤维布不仅能够增强试件强度,还能够增强其抗冻性,且两者组合时对试件的提升效果最佳;③相较于未冻融试件,冻融循环25,50,75,100次时弹性变形能降幅分别为3.87%、7.63%、9.67%、12.70%,耗散能降幅分别为10.42%、21.97%、30.16%、41.60%,冻融作用会使试件内部产生损伤,降低试件储能、耗能效果;④三种碳纤维混凝土在达到峰值应力时对应机械损伤度值显著高于素混凝土对应机械损伤度值,碳纤维的增强作用能够有效提升混凝土材料吸能效果、延展性及抗冻性。

关键词： SMA驱动器   空间布置参数   BP神经网络   遗传算法   寻优效率  

摘要： 将形状记忆合金混编三维织物驱动器(SMA驱动器)植入复合材料板簧中,可以使大型板式结构具有变刚度潜力。为提高驱动器空间布置参数的寻优效率,文章基于BP神经网络预测不同驱动器布置参数下的板簧刚强度,并采用遗传算法提升预测精度。结果表明,经过遗传算法(Genetic Algorithm,GA)优化后的BP神经网络(Back Propagation Neural Networks)模型对板簧刚强度性能的平均预测精度为96.9%,优于传统BP神经网络的平均预测精度(92.7%),并且寻优效率比传统智能算法提升了172倍。该研究为大型板式结构的空间布置参数寻优算法提供了有益参考。

关键词： 层合板   单搭接   胶接界面   虚拟裂纹闭合技术   疲劳   复合材料  

摘要： 针对两种厚度的复合材料单搭接胶接接头开展了静力与疲劳试验研究和静力数值分析。用虚拟裂纹闭合技术模拟搭接胶接界面,研究单搭接试件在轴向拉伸载荷作用下的裂纹起始和扩展原理。结果显示:损伤起始时刻,G_(Ⅲ)远远小于G_(Ⅰ),G_(Ⅱ);G_(Ⅰ)随着裂纹长度的增加而减小,G_(Ⅱ)随裂纹长度的增加而增大;界面损伤起始主要受面外剥离力的影响,裂纹扩展主要受滑移剪切力的作用。设计两种厚度的复合材料单搭接胶接接头的疲劳试验,得到了不同疲劳载荷下试件的疲劳寿命,并给出相应裂尖G_(Ⅰ)/G_(Ⅰ)C,G_(Ⅱ)/G_(Ⅱ)C的值;绘制N-G_(Ⅰ)/G_(Ⅰ)C,G_(Ⅱ)/G_(Ⅱ)C曲线发现,寿命随G_(Ⅰ)/G_(Ⅰ)C增加的递减幅度远远大于随G_(Ⅱ)/G_(Ⅱ)C变化的幅度;对比试件胶接界面破坏形式发现,与粘接层较薄试验件相比,粘接层较厚的试验件界面破坏形式较平滑,且胶层破坏面积所占比例较高;随着疲劳载荷值的增加,搭接区域胶层破坏面积所占比例减小,被粘接的复合材料纤维层撕裂面积增加。

关键词： 黑云母粉   太阳能光热转换材料   水凝胶   复合材料   太阳能水蒸发  

摘要： 文章以黑云母粉为光热转换材料、聚乙烯醇和壳聚糖为凝胶基底材料,经交联和冻融处理制备基于云母的复合水凝胶。通过X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)以及扫描电子显微镜-能量散射X射线光谱(scanning electron microscopy-energy dispersive X-ray spectroscopy,SEM-EDS)分析技术确定黑云母粉含有铁元素,其质量分数约为3.86%。片层状结构黑云母粉的加入使水凝胶的压缩应力提升1倍以上,显著增强了水凝胶的力学性能。复合水凝胶的太阳能水蒸发速率可以达到1.52 kg/(m^(2)·h)。