关键词： SiO_(2)气凝胶   氧化物气凝胶   纤维增强相   有机聚合物   力学增强   航空航天  

摘要： 航空航天作为目前最前沿、最基础和最具影响力的科学技术研究领域,其科学研究发展水平是衡量国家科学技术创新性的重要标志。航空航天保温隔热材料作为航空航天技术发展最重要的技术支撑,如何制备出具有良好保温隔热性能和机械强度的材料对航空航天技术的发展具有重要意义。SiO_(2)气凝胶凭借超低热导率、高孔隙率、高比表面积和超低密度等优异性能,在深空探测器、太阳能翻板、航天飞机发动机、固体火箭助推器和返回舱底座等特种工程设备材料中具有较好的应用前景。近年来,随着SiO_(2)气凝胶研究方法与制备技术的不断发展,通过将其与具有高强度、耐高温性等功能材料进行复合,可协同提升其保温隔热和机械强度等性能,对航空航天特种工程材料发展至关重要。鉴于此,本文简述了SiO_(2)气凝胶的发展历程,详细分析总结了SiO_(2)气凝胶与常见氧化物、纤维增强和有机聚合物等增强材料复合形成的气凝胶复合材料在航空航天领域的研究进展,主要从SiO_(2)气凝胶复合材料的制备方法、结构特征、保温隔热、力学性能等方面进行评述,并展望了SiO_(2)气凝胶复合材料在该领域研究应用所存在的问题、面临的挑战和未来发展方向。

关键词： 温度响应   纳米复合材料   提高采收率   地层温度   低临界溶液温度  

摘要： 为提高纳米流体驱对油藏的适用性,满足高效开采的需求,设计了一种对温度能动态响应的纳米材料。将温敏性单体异丙基丙烯酰胺(NIPAm)和亲水单体衣康酸(IA)接枝在纳米SiO_(2)表面制备了温敏型纳米复合材料NIPAm/IA/SiO_(2)。通过红外光谱、动态光扫射等表征手段研究了NIPAm/IA/SiO_(2)的化学结构、热稳定性、形貌及粒径。结果表明,NIPAm/IA/SiO_(2)具有良好的分散性和热稳定性(初始分解温度为310℃),中值粒径为264 nm。当环境温度低于低临界溶液温度(LCST)时,NIPAm/IA/SiO_(2)呈现亲水性。温敏型纳米流体的润湿作用使岩石表面亲水性增强、毛细管力增大,NIPAm/IA/SiO_(2)提高采收率主要是通过渗吸作用完成;当温度高于LCST时,NIPAm/IA/SiO_(2)呈现两亲性,此时岩石表面趋于中性润湿,从而提高了油水两相的流动性,使孔喉中的油更容易被注入流体驱替。

关键词： 碳纤维   六方氮化硼   液体三元乙丙橡胶   导热系数   数值模拟  

摘要： 5G通讯、消费电子和新能源汽车领域的快速发展对导热材料的需求日益增长,高性能导热复合材料逐渐成为研究热点。由于导热硅胶垫片存在小分子硅油渗出和高温挥发的缺点,不适合用于高洁净度要求的应用场景。文中采用液体三元乙丙橡胶(EPDM)为基体,以碳纤维(CF)和六方氮化硼(h-BN)为导热填料,制备了不渗油且无VOC排放的柔性导热复合材料,并采用有限元仿真模拟了不同体积比和体积分数的混合填料填充复合材料的导热行为,预测了复合材料的导热系数,并将导热系数的模拟值与实测值进行对比,二者误差在10%以内,吻合度较高。该研究为混合填料填充柔性导热复合材料的导热性能模拟和预测提供了新途径。

关键词： 机织间隔织物   结构设计   填充工艺   成型工艺   力学性能  

摘要： 随着现代科学技术的迅速发展,复合材料在轻质量、高比强度、抗冲击性和耐疲劳等方面的要求越来越高。以机织间隔组织为增强体的复合材料能较好地满足上述要求,成为研究热点之一。概述了机织间隔织物复合材料在空间结构设计、成型工艺、性能测试等方面的研究进展,综述了结构参数对间隔织物夹层性能的影响以及间隔织物复合材料夹层板的填充和成型工艺,总结了间隔织物复合夹芯板的力学性能,包括弯曲、压缩、低速冲击性能,展望了机织间隔织物增强复合材料的发展前景。

关键词： 空间遥感器   复合材料   无损检测技术   缺陷   识别  

摘要： 空间遥感器作为重要的对地观察飞行器,其复合材料结构件在生产、成型过程中易产生分层、夹杂、气孔等缺陷,针对不同的复合材料结构件的特点,结合超声波检测技术、敲击检测技术、X射线检测技术、目视检测技术等各项无损检测技术的特点及检测原理,在保证检测过程质量控制基础上,确定最优检测方案,从而有效检出不同类型的缺陷,为产品交付提供依据,保证空间遥感器在轨运行的可靠性。

关键词： 硅基气凝胶   力学性能   隔热性能   多孔二氧化硅微球  

摘要： 本文利用纳米多孔二氧化硅微球复合优化了有机硅源气凝胶的结构与性能,在一定程度上改善了有机硅气凝胶孔隙尺寸大,隔热性能较差的问题。实验结果表明:二氧化硅微球的引入,细化了气凝胶二次粒子的尺寸,气凝胶骨架由珍珠链状结构转变为紧密堆叠结构,骨架连接强度得到显著增强。得益于这种转变,复合气凝胶表现出优异的力学性能,当压缩应变为80%时,其应力从81.5 kPa增大到175.1 kPa。与此同时,复合气凝胶隔热性能也进一步提升,导热系数从0.0469 Wm^(-1)·K^(-1)下降到了0.0408 Wm^(-1)·K^(-1)。

关键词： 再生碳纤维   纤维取向   路径规划   再利用   力学性能  

摘要： 回收得到的再生碳纤维(RCF)多为蓬松杂乱的短纤维束,基于湿法纤维取向技术可对其重新取向。传统纤维增强复合材料通常将纤维沿单向铺层,对开孔制件难以完全发挥纤维的增益效果,通过纤维曲线铺层可以提高复合材料的结构性能。本文通过设计纤维分散实验,研究了一定RCF含量与不同浓度羟乙基纤维素(HEC)的最优配置参数。利用自行搭建的纤维取向路径可调控装置,将制备的分散液铺放得到不同轨迹和形状的纤维毡,基于二维快速傅里叶变换(2D FFT)评价RCF的取向效果。通过模压成型制备RCF/环氧树脂(EP)复合材料开孔试样,分析了不同铺层路径对开孔试样承载能力的影响。结果表明:当6 mm RCF含量为6 g/L时,最优HEC浓度为14 g/L;按曲线路径制备的开孔试样有效减少开孔处的应力集中,较无序路径和水平路径开孔试样,极限载荷分别提高了69.5%、35.9%。研究拓宽了RCF/EP复合材料结构的设计自由度,为实现RCF材料的高性能再利用提供了参考。

关键词： 纳米银   氧化石墨烯   热稳定性   接触角   抗菌率  

摘要： 为提高医用包装材料的环保性和抗菌性,试验制备含有纳米ZnO、聚多巴胺(PDA)和氧化石墨烯(GO)的纳米复合材料,再添加蜂蜡,制备蜂蜡乳液,通过涂布制备医用纸基功能材料,并对其性能进行研究。结果表明,GPE纳米复合材料可以提高医用纸基功能材料热稳定性,材料分解温度达到367.4℃;医用纸基功能材料接触角达到124.6°,防水性能良好;在该纳米复合材料添加量0.3%~0.9%范围内,医用纸基功能材料抗菌率均达到70%以上,具备抗菌性能。根据性能测试结果和应用效果可知,该医用纸基功能材料抗菌效果良好,具备医用价值。

关键词： 新能源材料与器件课程   STEM教育理念   混合式教学模式   教学改革  

摘要： 创新驱动已经成为当代经济社会进步的主要引擎,而构建综合性高素质人才队伍是推动科技创新的关键。为培养满足经济社会快速发展需求的创新应用型综合人才,高校传统工科课程亟待改革。文章以新能源材料与器件课程为例,探索如何将“互联网+”思维与传统的教学内容、成熟的教学理念和新颖的教学方式相结合,以推动课程教学的现代化和创新。选用跨学科融合为特色的STEM教育理念与课程相结合,探索出新型的“内容—理念—模式”的混合式教学思路。融合STEM教育理念的混合式教学模式,强调以学生为中心,提升学生的主观能动性与创新性思维,注重理论与实践相结合,培养新能源领域的基础研究与工程技术人才。

关键词： 超标缺陷   内压载荷   缺陷管道   屈服强度   极限承载能力  

摘要： 高含硫化氢油气管道长时间运行后,因管道环焊缝的缺陷导致管道失效的事件时常发生,通过含缺陷管道修复前与修复后的试验效果对比,分析影响修复效果的主要影响因素。试验结果表明,在管道极限内压工况下,含缺陷的环焊缝主要所受威胁主要表现为环向作用力,采用复合材料修复缺陷可增强管道的抗内压能力;修复后的管道抗屈服能力明显优于管体本身,可显著提高含缺陷环焊缝的屈服能力;管道的抗内压能力得到一定的提升。复合材料修复能在一定程度上提高管道的屈服强度及爆破压力,对于管道安全运行能起到一定的作用。