关键词： 表面   复合材料   纳米材料   超疏水   钙钛矿   光致发光   纸  

摘要： 卤化物钙钛矿在下一代照明设备中展现出广阔的前景。然而,钙钛矿纳米晶存在柔性和水稳定性差的问题。使用羟基磷灰石(HA)纳米线作为柔性框架负载CsPbBr3钙钛矿纳米晶,随后进行聚二甲基硅氧烷(PDMS)表面改性,制备出兼具柔性和超疏水表面的钙钛矿复合纸。所制备的HA/CsPbBr3/PDMS复合纸展现出卓越的柔韧性,在物理变形后可维持结构稳定。HA/CsPbBr3/PDMS复合纸具有超疏水表面,水接触角达到151°。因此,在水中浸泡5h后,复合纸的光致发光发射峰强度仍能保持初始值的98%,在紫外光(365nm)照射下发射出明亮、均匀的绿色荧光。

关键词： 纳米硅镁石   协效剂   Sb_(2)O_(3)   阻燃性  

摘要： 采用十溴二苯乙烷(DBDPE)、无机纳米硅镁石(FS21)、三氧化二锑(Sb_(2)O_(3))和玻璃纤维对尼龙6(PA6)进行阻燃增强改性,制备了阻燃纳米硅镁石/玻纤增强PA6复合材料,研究了FS21对复合材料阻燃性能、热稳定性、力学性能和加工性能的影响。结果表明:随着FS21含量的增加,复合材料的阻燃性能先提升后降低;FS21含量从0%提高到2%(wt,质量分数,下同)时,样条垂直燃烧总时间从42.1s缩短到19.2s,当FS21含量超过2.4%后复合材料阻燃等级由V0降低至V2;复合材料的极限氧指数随着FS21含量的提高呈线性下降;FS21会影响复合材料的力学性能和加工性能。

关键词： 高温气相氧化   聚醚醚酮   复合材料   拉伸性能   层间剪切性能  

摘要： 聚醚醚酮(PEEK)复合材料具有优异的抗冲击性能,在航空领域具有重要的应用价值。然而,聚醚醚酮复合材料成型温度高,成型过程中可能存在环氧上浆剂分解残留,导致界面强度降低、载荷传递变差等问题,影响其使用性能。本文系统地研究了碳纤维(CF)高温气相氧化对CF/PEEK复合材料拉伸和层间剪切性能的影响。首先采用不同氧化工艺处理碳纤维,采用XPS、反气相色谱法(IGC)、复丝拉伸等方法表征了碳纤维表面活性、表面能以及拉伸性能。结果表明:合适的氧化条件有利于改善纤维表面活性和表面能,但同时会降低纤维拉伸强度。采用熔体法制备了CF/PEEK预浸料,研究了高温气相氧化对CF/PEEK复合材料拉伸和层间剪切性能的影响。结果表明:纤维高温氧化后CF/PEEK复合材料0°拉伸强度下降超过20%,表明高温氧化会导致纤维严重损伤;90°拉伸强度变化不超过10%,层间剪切强度变化小于5%,表明碳纤维高温氧化未能实现复合材料界面性能改善。上述结果表明:在预浸料制备工艺中增加碳纤维高温氧化工序,不利于改善复合材料性能。

关键词： 复合材料   超声导波   时间反转   结构健康监测   概率成像  

摘要： 针对复合材料阻尼较大导致传统概率成像方法存在损伤定位精度较低的问题,提出了基于改进时间反转导波的概率成像方法,并用于复合材料圆筒的损伤监测中。该方法通过在时域内反转压电传感器接收到的响应导波信号,将其记录为参考再发射信号(RRS)。分别在健康和损伤状态下激发相同的RRS信号,重建两种工况下的原始激励信号。将重构信号在健康状态下与损伤状态下的能量比值作为损伤指标,结合现有的概率成像方法实现对损伤的定位和成像。对复合材料圆筒上的模拟损伤开展了试验验证,并与传统方法的损伤定位精度进行了比较。结果表明,改进时间反转法对复合材料结构的损伤具有更高的定位精度及更好的敏感性,验证了该方法在复合材料结构脱粘损伤定位中的可行性和准确性。

关键词： 碳纤维   复合材料   界面改性   相容性  

摘要： 碳纤维增强聚合物(CFRP)具有轻质、高强、高模量、耐高温等优异性能,在国防、航空航天、高端民用产品等领域有着广阔的应用前景。利用各种方法对碳纤维(CF)进行改性,提高其表面活性、粗糙度和润湿性,改善纤维与基体之间的界面附着力,从而获得更好的力学性能,有助于满足更多领域对高性能CF的需求。本文主要综述了近年来CF表面改性方法的研究进展及对复合材料的增强作用,对CFRP界面增强研究中存在的问题进行了讨论,并对今后的研究方向进行了展望。

关键词： 直写3D打印   石墨烯/SiC基复合材料   聚碳硅烷   多孔陶瓷   陶瓷浆料   热解  

摘要： 以石墨烯和SiC粉末(SiC powder,SiCp)为填料,聚碳硅烷(polycarbosilane,PCS)为陶瓷前驱体,制备石墨烯/SiCp/PCS浆料,通过直写3D打印和高温热解得到多孔结构的轻质导电石墨烯/SiC基复合材料。研究浆料成分和打印工艺对3D打印成形性的影响,并表征复合材料的结构和性能。结果表明:通过控制固相含量、石墨烯/SiCp复合粉末中的石墨烯含量和分散剂含量,使浆料黏度在32.0Pa·s左右时,挤出丝成形性良好;打印速度为360 mm/min、打印层高为0.48 mm时,点阵网格结构的3D打印成形性最佳;打印素坯在1100℃保温2h后,PCS热解为陶瓷。多孔复合材料的平均抗压强度和电导率分别为11MPa和8S/m。本研究为多孔石墨烯/SiC基复合材料的制备提供了一条新路径。

关键词： 船用螺旋桨   复合材料螺旋桨   流固耦合   边界元法   有限元法  

摘要： [目的]旨在预报复合材料螺旋桨的水动力性能并研究其流固耦合特性。[方法]结合边界元法(BEM)和有限元法(FEM)建立复合材料螺旋桨流固耦合计算方法,以边界元法计算复合材料螺旋桨桨叶表面压力及水动力,并将计算得到的桨叶表面压力传递到有限元结构模型中,然后以有限元法预报复合材料螺旋桨桨叶受到载荷时的位移与应力分布,并将变形传递到螺旋桨边界元法水动力计算中,从而实现双向流固耦合计算;应用该方法对5471桨进行计算并与文献中的试验值进行对比分析,以验证该方法的可行性,随后将5471桨型复合材料螺旋桨与刚性桨的水动力性能进行对比分析。[结果]结果显示,采用所提方法可实现复合材料螺旋桨水动力性能分析,具有实施简单、计算效率高、准确等优点。[结论]所做研究可为复合材料螺旋桨的自适应性设计工作提供可靠的数据支撑,提升复合材料螺旋桨的设计效率。

关键词： 碳纤维增强热塑性复合材料   T形接头   热压工艺一次成型技术   拉伸性能   失效机制  

摘要： 采用热压工艺一次成型技术制备一种碳纤维增强热塑性复合材料T形接头试件,并对其进行拉伸试验,分析了其破坏失效机制。研究结果表明:热压工艺技术稳定性较好,易成型,易制备,所得的T形接头整体性能较好;在拉伸试验中,随着载荷增大至378.81N左右,T形接头三角区与筋条腹板拐角处首先萌生细微初始裂纹,T形接头出现损伤破坏,且裂纹向突缘端部扩展直至T形接头完全破坏,最终失效破坏模式为蒙皮与筋条的分层破坏;T形接头拉伸破坏模式为接头富树脂三角区的树脂与纤维布界面分层,其拉伸破坏主要取决于树脂基体抗拉脱分层的拉伸强度。

关键词： 耐压舱   复合材料   屈曲   失效分析   铺层优化  

摘要： 耐压舱因其高的空间利用率、强大的承载能力以及易于制造等特性,在深海航行器中得到广泛应用。为有效提升深海航行器的容重比,耐压舱材料的选择成为研究重点之一。采用有限元方法对钛合金和钛合金-碳纤维复合材料耐压舱在静水压作用下的失效行为进行研究。在保证耐压舱壁厚相同的情况下,研究了钛合金层及复合材料层厚度的不同比例对耐压舱结构强度的影响。计算结果表明,复合材料耐压舱的临界失稳载荷对比钛合金耐压舱最高可提升44.8%。复合材料层的加入还能够显著提升耐压舱的爆破强度,并降低整体的重量。然而,钛合金层过薄会降低强度,而钛合金层厚度与复合材料层厚度相近时强度提升最为显著。此外,还进行了铺层优化的相关研究。通过经典层合板理论对复合材料层进行强度预测,并将计算过程通过Matlab程序语言进行表达,得到了铺层优化程序。将程序计算结果与有限元方法计算结果进行对比,两者结果符合得很好。通过计算证明了复合材料层的加入能显著提升耐压舱的强度,并减轻耐压舱的重量。还设计出一种复合材料铺层优化程序,可有效提升复合材料铺层优化的效率。从理论分析到实际应用,均为耐压舱的设计提供了一定的经验。

关键词： 陶瓷颗粒   复合材料   制备方法  

摘要： 陶瓷颗粒增强金属基复合材料集金属和陶瓷材料诸多优异特性于一体,在不损害金属材料良好塑韧性的同时,兼具陶瓷材料的高硬度、高强度、良好的耐磨性和耐腐蚀性等性能。综述了颗粒增强复合材料的制备方法、制备复合材料过程中的难点、陶瓷颗粒增强复合材料的应用现状等内容,对陶瓷颗粒增强金属基复合材料的应用提出了展望。