关键词： 碳纤维   高密度聚乙烯   各向异性传导   导电   导热   热压成型   交替多层结构  

摘要： 各向异性传导高分子复合材料(ACPC)因其独特的各向异性导电、导热等特性在集成电路、传感器件、热管理等领域具有巨大的应用潜力。本文以碳纤维(CF)和高密度聚乙烯(HDPE)膜为原料,碳纤维经高温预处理后,通过超声分散和真空抽滤工艺制备三维碳纤维网络,再采用热压成型技术将其与聚乙烯膜复合制备具有各向异性传导行为的HDPE/CF复合材料。通过DSC、SEM、TG及导电性能测试研究了复合材料的微结构、热性质和电性能,采用集成电路和红外热像仪对复合材料的各向异性传导行为进行监测。聚乙烯层与碳纤维网层交替排列且结合紧密;这种交替多层结构赋予了HDPE/CF复合材料层内导电、层间绝缘特性,呈现典型的各向异性传导行为。HDPE/CF复合材料在X方向和Y方向具有优异的导电性能(电导率高达85.71 S/m),高出Z方向5~7个数量级。交替多层结构和碳纤维网的引入显著提高了HDPE/CF复合材料的热稳定性能,其初始热分解温度相对HDPE膜提高了约35℃。该复合材料具有优异的电子载流能力和定向传导能力,在电路连接、定向导电、热管理等领域具有巨大的应用潜力。

关键词： 失效模式   应力-应变行为   有限元分析   FRP部分约束   DIC技术   复合材料  

摘要： 纤维增强聚合物(FRP)部分约束混凝土应用可以提高混凝土的承载力和经济价值。然而,FRP部分约束混凝土在垂直方向上不均匀应变响应还不够深入,应力-应变模型不够准确。本文通过应变片和数字图像相关(DIC)记录对FRP部分约束混凝土进行了轴向压缩试验,并利用ABAQUS有限元建立了包括0/1,1/4,1/3,1/2,2/3,3/4和1/1约束面积比的部分约束混凝土。试验结果表明:DIC和应变片结果分别反应了垂直和水平方向的应变规律,即试件在应变硬化或应变软化响应下均发生了明显的应变局部化;有限元结果能捕捉到试件表面约束力与x,y和z三轴的应变关系,得到了不同约束面积比的FRP部分约束混凝土柱的应力-应变关系,所提出的应力-应变模型能有较高的预测效果。

关键词： ZIF-8   木海绵   多巴胺   吸附   亚甲基蓝  

摘要： 经济发展过程中产生的环境污染已对生态环境和人类健康构成严重威胁。在众多材料中,金属有机骨架(MOFs)因其出色的吸附性能在污染物处理领域展现出巨大的潜力。然而,MOFs的刚性结构和粉末形态极大地限制了其实际应用范围。因此,寻找一种合适的载体以拓宽MOFs的应用途径显得尤为重要。随着全球资源日益紧张,可再生绿色纤维素材料受到了广泛关注。木海绵(WS)作为一种新型环保材料,以其独特的层级、管状多孔结构,高孔隙率和大比表面积等优点脱颖而出。这些特性使得WS成为MOFs的理想载体,两者的结合有望实现对有机污染物的高效吸附。针对MOFs机械强度弱、对有机污染物吸附容量低的问题,论文设计制备了一种ZIF-8@PWS的复合材料。首先利用多巴胺仿生矿化WS,得到表面覆盖有聚多巴胺的木海绵(PWS),随后在PWS表面生长沸石咪唑酯骨架(ZIF-8),形成ZIF-8@PWS复合材料。复合材料对亚甲基蓝(MB)的吸附容量可在180 min内达到151.3 mg/g,具有良好的吸附性能。

关键词： Stöber法   SiO_(2)核壳结构   纳米复合材料   可控制备   摩擦学性能  

摘要： 本文开发了一种超声辅助的Stöber法,可用于制备具有良好润滑性能的SiO_(2)核壳纳米复合材料。制备的SiO_(2)核壳型纳米复合材料含有SiO_(2)芯体和三种不同壳体:酚醛树脂(RF)、sp^(3)主导的无机碳以及sp^(2)主导石墨烯壳层。研究发现氨根离子能够改变表面电荷,在无表面活性剂参与的情况下实现SiO_(2)表面包覆RF。研究了RF在低温、中温、高温热解的三个关键阶段,考察了表面结合水/羟基等析出、羧基/酚类物质析出、烷基侧链等析出、石墨化进程的发展过程及Fe等催化剂的作用;探索了SiO_(2)@石墨烯作为润滑添加剂的摩擦学性能,发现相比PAO4,其摩擦系数可降低30.5%,磨损率可降低69.2%,展现出核壳型纳米复合材料的良好润滑作用。

关键词： 热塑性复合材料   建筑模板   木质胶合模板   金属模板  

摘要： 建筑模板是建筑工程中常用的一种临时性支护结构,用于制作建筑结构中的模板,为混凝土浇筑提供支撑和定型,直接影响着建筑结构的质量、安全性和效率。该文将新型热塑性复合材料建筑模板的性能与传统木质胶合模板以及金属模板进行比较分析,总结了热塑性复合材料建筑模板的具体应用优势,为建筑模板的进一步发展提供了一定的指导。

关键词： 纤维增强复合材料   基坑支护结构   地下连续墙   盾构隧道   大直径盾构隧道  

摘要： 大直径盾构隧道是建设长大穿海穿江隧道的主要建设形式,具有安全、经济、高效、智能化高等优点。纤维增强复合材料(FRP)具有轻质高强、耐腐蚀、抗疲劳及可设计等优点,在地下复杂服役环境条件下FRP可替代钢材以解决其存在的工程问题。首先,从FRP在深基坑支护结构、在基坑地下连续墙、盾构隧道内部结构以及在泥浆环流管道等4个典型大直径盾构隧道施工分部分项工程方面,介绍了国内外典型的FRP研究和应用范例,结果表明FRP力学性能和服役性能均满足地下基坑支护、盾构隧道等结构的应用要求。针对研发现状及当下应用存在的问题,对FRP在地下工程结构中的应用前景做出展望。

关键词： 轨道交通   复合材料   碳纤维   轻量化  

摘要： 碳纤维复合材料作为一种新材料,以其轻质、高强、可灵活设计等优势满足了高速列车对安全、便捷、高效、绿色、经济的要求,成为轨道车辆重点研究方向,助力轨道交通事业向着“双碳”发展目标进发。本文介绍了碳纤维复合材料在国内外轨道车辆上的研究发展和应用现状,分析了国内外碳纤维复合材料应用于轨道交通领域的技术优势和性能优势,从材料、工艺和生产方面总结了碳纤维在轨道交通领域应用中面临的挑战,提出了复合材料在轨道交通发展中存在的问题,并对复合材料在轨道交通中的发展方向进行展望。

关键词： 全固态电池   固态电解质   界面改性   复合材料  

摘要： 全固态锂离子电池,因其能量密度和安全性的优势而受到广泛关注,固态电解质作为全固态电池的核心部件对其工作性能具有至关重要的影响。当前研究较为成熟的固态电解质体系包括氧化物、硫化物和聚合物三种,其中氧化物固体电解质的能量密度、稳定性和循环寿命等性能较好,是较为理想的固态电解质材料,但其与电极间存在的严重的界面接触问题束缚了固态电池的大规模应用。目前针对改善不同类型固态电解质界面问题的研究较多,综述了近几年报道的无机固态电解质与电极间的界面问题的前沿研究,系统归纳了几类主要的界面改性方法,着重对复合正极、界面处理工艺优化、引入界面层以及复合电解质等研究方法进行了介绍与应用前景展望。

关键词： 电致变色   银纳米线   导电网络   聚苯胺  

摘要： 以质量比分别为1:5,1:15,1:25的银纳米线(AgNWs)和苯胺为原料,采用化学氧化聚合法制备了银纳米线/聚苯胺(AgNWs/PANI)纳米复合材料,喷涂在氧化铟锡(ITO)导电玻璃上得到AgNWs/PANI电致变色薄膜,将喷涂AgNWs/PANI(质量比为1:15)和聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)电致变色薄膜的ITO基电极组装得到分层式电致变色器件,研究了AgNWs/PANI电致变色薄膜和电致变色器件的微观形貌和电致变色性能。结果表明:AgNWs/PANI电致变色薄膜中PANI均匀包覆在AgNWs上形成线性核壳结构,当AgNWs和苯胺质量比为1:5时薄膜中有很多AgNWs暴露在外,当质量比为1:25时AgNWs暴露缺陷较少但形成的导电通路连续性差,当质量比为1:15时AgNWs被PANI完美包覆且导电通路连续均匀;与纯PANI电致变色薄膜相比,AgNWs/PANI电致变色薄膜的峰值电流密度、离子扩散速率和光学对比度增大,电荷传递阻抗减小,变色效果明显,电致变色性能提升,AgNWs和苯胺质量比为1:15时电致变色性能最佳;电致变色器件的最大光学对比度为65.2%,着色和褪色过程响应时间分别仅为6.5,4.9 s,经历1 000次恒电位跃迁后光学对比度保留率高达97.7%,着色效率高达124.6 cm^(2)·C^(-1)。

关键词： 土工复合材料衬垫系统   刚体极限平衡法   薄弱层   Autobank  

摘要： 尾矿库库底铺膜层构成的土工复合材料衬垫系统往往形成薄弱层面威胁坝体的稳定性,在分析中需要重点关注。文章基于水工分析系统Autobank对铺膜面形成的衬垫薄弱层进行标记,在最危险滑动面的搜索中若搜索圆弧与衬垫薄弱层相交,则增加考虑该薄弱层与部分圆弧构成的复合滑动面,计算方法采用适用各种形状滑面的摩根斯顿法,以得到库身的最小抗滑稳定安全系数。算例分析结果表明:部分通过土工衬垫薄弱层的复合滑动面安全系数较小,且该平移滑动是完全可能发生的,为该剖面的最危险滑动面。本文结果可为尾矿库设计和运行提供科学依据,并为同类工程提供参考。