关键词： 碳纤维增强复合材料   方形蜂窝   内嵌泡沫   准静态压缩   能量吸收  

摘要： 提出了一种碳纤维增强复合材料(CFRP)方形蜂窝中内嵌聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫材料的新型轻质夹芯结构并实现了夹芯结构的制备。通过准静态压缩试验和数值模拟研究了不同几何参数夹芯的准静态压缩性能,结果表明:当夹芯栅格间距较小时,夹芯中方形蜂窝的破坏模式主要为脆性断裂破坏,随着栅格间距的不断增大,夹芯结构稳定性逐渐降低,因此夹芯失效模式转变为屈曲失稳。内嵌PMI泡沫后,方形蜂窝夹芯的压缩特性得到了显著改善,其压缩强度增大,能量吸收效率提高;随着内嵌泡沫密度的增大,夹芯的压缩强度和比能量吸收量均呈现出增大的趋势。研究结果可以为抗冲击类夹层结构夹芯的创新性设计提供思路和参考。

关键词： 球形二氧化硅   氨基改性   铬(Ⅵ)离子   吸附  

摘要： 采用水热法制备球形二氧化硅,并利用3-氨丙基三甲氧基硅烷(APTMS)对制备得到的球形二氧化硅进行了氨基改性。采用傅里叶红外光谱(FTIR)和透射电镜(TEM)等技术手段对氨基改性球形二氧化硅进行表征分析。考察了溶液pH、吸附时间、初始浓度等因素对铬离子(Ⅵ)吸附量的影响,获得系统吸附规律。研究结果表明:氨基改性球形二氧化硅比未改性二氧化硅具有更优异的铬离子(Ⅵ)吸附性能。

关键词： 高频变压器   氮化铝   导热网络   环氧树脂   沿面放电  

摘要： 环氧树脂(epoxy resin,EP)因其优异的绝缘性能被用作高频变压器的主绝缘材料,但受限于材料的散热能力在强电-热耦合应力下容易发生沿面放电,采用三维导热网络法进行改性是有效的解决方案。该文采用硅烷偶联剂接枝改性氮化铝颗粒,分别制备填料随机分布与含导热网络的氮化铝/环氧树脂复合材料,与纯环氧树脂同时进行高频沿面绝缘特性与放电过程温度分布测试。实验结果表明,含氮化铝三维导热网络的EP复合材料可在提升高频绝缘性能的同时抑制材料表面的高频致热效应,在10kV/10kHz高频正弦电压下,相比于纯环氧树脂,总放电幅值从81.47V下降到了24.01V,放电后材料表面最大温升由145.9℃下降至117.6℃。进一步给出环氧复合材料的导热-绝缘协同提升机理:(1)导热网络结构在提供规整的热流传输通道的同时,抑制了填料与基体界面的电场畸变;(2)导热网络结构能显著提升表面浅陷阱密度,减少电荷脱陷的势垒,增强对放电的抑制作用;(3)在高频沿面放电过程中,f/K-AlN/EP自身导热率提升迅速,电导率提升缓慢,消散热量与抑制放电的趋势提升显著,提升了高频沿面放电寿命。

关键词： 光学制造   碳纤维增强树脂基复合材料   皮秒激光   旋切制孔   孔锥度   热影响区  

摘要： 针对碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)板的激光制孔加工,采用传统二维振镜激光扫描工艺存在孔锥度、热影响区大等难题,提出使用CFRP皮秒激光旋切制备大孔工艺。采用单因素实验方法,进行理论分析和实验验证,揭示皮秒激光旋切工艺下制孔锥度和热影响区的产生机制,着重分析工艺参数(楔形棱镜偏转角度、反射镜平移距离、旋切转速、激光功率、重复频率)对制孔过程中热影响区和孔锥度的影响规律,以及纤维取向对制孔质量的影响。研究表明:合理优化CFRP旋切制孔工艺的参数,可获得孔锥度为0.5°、热影响区为50μm以下的优质孔。研究可为超快激光高质量加工CFRP板材孔的工程应用提供理论参考和实验基础。

关键词： 聚丁二酸丁二醇酯-对苯二甲酸丁二醇酯   热塑性淀粉   流变   吹膜成型  

摘要： 为了研究不同热塑性淀粉(TPS)添加量对聚丁二酸丁二醇酯-对苯二甲酸丁二醇酯(PBST)/TPS体系结晶行为和成膜性能的影响,将TPS作为填充物,PBST作为基体,通过熔融共混制备PBST/TPS复合材料。研究发现TPS可以加速PBST的结晶,但PBST的结晶度会随着TPS含量的增加而降低。随着TPS含量的上升,复合材料的黏度逐渐变大,流动性逐渐变差,而当TPS质量份到达40份时,复合材料的旋转流变和拉伸流变特性发生突变使用吹膜成型的方式制备复合薄膜,少量TPS可以降低复合薄膜中PBST的结晶度并改善薄膜厚度稳定性,而当TPS添加到40份时,吹膜成型稳定性降低,薄膜厚度均匀性再度变差,其薄膜拉伸强度降低到只有PBST薄膜的33%。此外随着TPS质量份的上升,复合薄膜的吸水率逐渐上升,薄膜透光率也逐渐下降。

关键词： 压缩试验   复合材料   应变测试   等效替代   试验装置  

摘要： 树脂基复合材料压缩性能试验方法中,ASTM D6641/D6641M-16是使用较为广泛的标准试验方法之一。因传统应变片法存在不同使用环境需选择各种不同类型胶黏剂以及应变片粘贴效果受粘贴工艺影响较大的问题,致使高温湿态环境下的应变测试一直是力学性能测试的难点,阻碍了严苛环境下航空用复合材料压缩性能的评价。在ASTM D6641/D6641M-16推荐采用的压缩试验装置和电阻应变片法进行应变测量的基础上,对压缩试验装置和压缩卡具进行了优化改进,设计了四立柱式压缩卡具,解决了原卡具进行应变测试时样品工作段不易观测的缺点,进行了应变片法、接触式引伸计法(采用液压夹持方式)和非接触视频引伸计法3种不同应变测试方法间的对比测试,完成了等效替代试验验证。结果表明,经优化后的压缩卡具表现出更好的稳定性,在7种不同牌号层合板的测试中,压缩强度和压缩模量的平均离散系数分别为4.85%和1.42%;同时该卡具可兼容非接触式视频引伸计的方式进行应变测试,减少了应变片粘贴的环节,降低贴片成本的同时有效减少测试流程。采用液压夹持方式在试样的工作段长度为21 mm以下时,可代替使用压缩卡具方式的模量测试,使接触式引伸计法成为压缩模量测试的又一可行方式。

关键词： 阻气   聚合物基材料   氚防护  

摘要： 传统阻氚防护材料通常采用陶瓷、玻璃、金属等材料,由于此类材料多为刚性材料,极大地限制了其应用场景。而高分子聚合物材料是由许多重复单元组成的长链状分子,这种长链结构让其链轴方向上具有柔性和可伸缩性,因此在众多领域都得到了广泛的应用。聚合物基阻气材料最有效的改进方法就是在材料基体中引入无机纳米粒子,延长气体在复合材料基体中的渗透路径从而提高复合材料的气体阻隔性能。根据气体渗透理论,添加的无机纳米粒子的形状以及在基体内部的分布情况都对复合材料的阻气性能有影响。当填料形状为二维片状时,其对气体在基体中渗透过程形成的阻碍更大,气体的渗透路径会更长更曲折,从而起到增强复合材料的气体阻隔性能的作用。而通常构建分布结构的方法有层层组装、旋涂法、静电纺丝法、静电力组装等。

关键词： 构型   有限元模拟   石墨烯纳米片/2009Al复合材料   热膨胀系数  

摘要： 石墨烯纳米片/Al复合材料热特性与其微观组织密切相关,但尚缺系统性的从微观结构模拟到热学性能预测。本工作利用有限元软件ABAQUS建立了微观石墨烯纳米片/2009Al复合材料三维模型,分析了石墨烯纳米片分布形式、几何构型和体积分数对复合材料热膨胀系数的影响。结果表明,复合材料的热膨胀系数受石墨烯纳米片的分布形式影响较小。只有当石墨烯纳米片在基体内的分布形式为2簇时,热膨胀系数比其他分布形式小。石墨烯纳米片几何构型和体积分数对热膨胀系数影响明显。随着石墨烯纳米片体积分数的增加,复合材料热膨胀系数逐渐减小。与基体相比,当复合材料中石墨烯纳米片的体积分数为2.5%,且呈集聚分布时,热膨胀系数下降幅度最大,约为27%。通过与实验结果对比,验证了模型的正确性。

关键词： montmorillonite   osteogenic elements   hybrid com-posites   bone regeneration  

摘要： 优化支架组分和结构以实现内源性成骨是骨组织工程中一项有前景的进展.本研究将蒙脱土作为一种增强相,以插层结构引入到多巴胺介导的仿生有机/无机杂化水凝胶中.通过蒙脱土-聚合物相互作用和多酚介导的多重反应改善了骨再生支架(HDC-HAp-MMT)的理化特性,增强了力学性能和抗降解能力.特别是,持续性释放的有益微量元素为成骨微环境提供了关键的成骨生化信号.该水凝胶在体外促进了骨髓间充质干细胞增殖和成骨分化.同时,在异位成骨模型中,显著增强了矿物沉积(30天后机械增强6.91倍);在原位兔颅骨修复实验中,实现了相对于天然骨80.94%的骨体积分数和85.89%的骨密度.该策略可能代表了一种新型的生物活性骨再生支架的制备方法.

关键词： Fe含量   再生铝硅合金   富铁相   力学性能  

摘要： 利用金相显微镜、X射线衍射仪、万能拉伸试验机等研究了Fe含量对再生铝硅合金组织和性能的影响,并对该合金中富铁相形态进行了定量分析。结果表明:当Fe含量从0.796%增加到1.301%时,合金组织中二次枝晶臂间距先减小再增大再减小;富铁相形貌的演变过程为紧密汉字状→汉字状+鱼骨状→汉字状+鱼骨状+针状→针状+汉字状→针状;合金中的富铁相面积分数逐渐上涨,富铁相长度不断增长,尤其当Fe含量从1.022%上升到1.301%,针状β-Fe相长度显著增长,平均长度最长可达119.5μm;β-Fe相的出现导致合金力学性能的显著下降,当Fe含量增至1.301%时,合金抗拉强度和伸长率相比0.796%Fe时分别下降26.26%和52.58%。