关键词： 电化学传感   ITO电极   Cr(Ⅵ)   聚吡咯(Ppy)  

摘要： 基于ITO玻璃较低的背景电流、免打磨预处理等优势,结合还原氧化石墨烯(RGO)与纳米金/聚吡咯纳米复合物(AuNPs/Ppy)的电控吸附能力,构建了一种可代替传统固体(金、玻碳)电极的新型电化学传感器(RGO/AuNPs/Ppy-ITO),用于测定水环境中的痕量Cr(Ⅵ)。利用修饰电极表面大量含氮结构与正电位下的电控吸附作用,采用差分脉冲溶出伏安法记录Cr(Ⅵ)的还原峰曲线,在经优化的pH、富集电压与时间等条件下,测得Cr(Ⅵ)还原峰电流与检测浓度在1~1500μg/L范围之内线性关系良好,相关系数R^(2)=0.9973,检测限为0.83μg/L。相较于金电极测试结果,不仅解决了金电极表面状态不稳定导致重现性较差的缺点,且具备更高的灵敏度与较低的成本耗材,在对水环境中Cr(Ⅵ)的现场快速、痕量一次性检测方面具有广阔的应用前景。

关键词： 超短脉冲激光   芳纶纤维增强树脂基复合材料(AFRP)   精细加工   烧蚀阈值   热影响区(HAZ)  

摘要： 芳纶纤维增强树脂基复合材料(aramid fiber-reinforced polymer,AFRP)具有高模量、高比强度、质量轻等优点,在航空航天领域有着重要应用。为克服AFRP机械、磨料水射流和连续激光加工中存在的拉毛、分层和热影响区(heat-affected zone,HAZ)过大等问题,开展了超短脉冲激光加工AFRP的实验研究。实验测定了AFRP样品的烧蚀阈值,讨论了脉冲通量、激光频率和扫描速度等参数对HAZ与锥度的影响。结果表明,1030 nm、230 fs飞秒激光加工AFRP的单脉冲烧蚀阈值为0.8153 J/cm^(2),脉冲累计因子为0.5987;HAZ随脉冲通量的增大而增大,锥度随脉冲通量的增大而减小;扫描速度为500 mm/s,脉冲通量为4—6 J/cm^(2),脉冲频率为100—200 kHz时,可以平衡HAZ与锥度,获得HAZ≤20μm、锥度≤2°、内壁光滑无拉毛、分层的精密加工效果。此项研究为精密加工AFRP提供了一种可行的技术途径,具有潜在应用价值。

关键词： 桥梁防火   气凝胶复合材料   纤维   烃类火   隔热性能  

摘要： 针对桥梁缆索防火需求,以玄武岩纤维、玄武岩—高硅氧复合纤维和高硅氧纤维为基体,制备出SiO_(2)气凝胶复合材料。探索复合材料保护下的缆索模型在烃类火中的温度响应特征,研究复合材料在燃烧试验前后的微观形貌、相组成、力学性能和热导率的演化。所制备复合材料的气凝胶均匀填充在纤维骨架中,纤维气凝胶结合良好。玄武岩纤维在高温火焰中发生晶化和软化,导致纤维骨架坍塌和气凝胶破碎,缺乏纤维支撑的气凝胶在高温下孔隙坍塌且颗粒长大。因此,玄武岩纤维增强的复合材料在高温火焰暴露后力学和隔热性能大幅衰退。高硅氧纤维/气凝胶复合材料的纤维与气凝胶产生协同隔热效应,气凝胶可以保护纤维不发生晶化,而纤维完整骨架可以降低SiO_(2)气凝胶的热辐射作用,使气凝胶孔隙和颗粒尺寸在高温火焰中保持稳定。良好的结构稳定性赋予高硅氧纤维/气凝胶复合材料优异的高温稳定性,其燃烧前后的抗拉强度和热导率分别为0.736 MPa和0.0205 W·m^(-1)·K^(-1),0.560 MPa和0.0229 W·m^(-1)·K^(-1)。采用10mm厚的高硅氧纤维/气凝胶复合材料对缆索模型进行防火保护,在1100℃的烃类火中燃烧120min后,缆索模型表面仅有259℃,该气凝胶复合材料呈现出优异的抗火隔热性能,有望应用于桥梁防火领域。

关键词： 核磁共振测井仪   复合材料刻度系统   有限元分析   结构设计   粘接工艺  

摘要： 核磁共振测井仪复合材料刻度系统的作用是把探头置入一个水套里通过采集地层孔隙流体信号进行孔隙度标定。本文对复合材料刻度系统的总体结构、筒体、筒体支架、铜箔屏蔽系统、循环系统等主要结构进行了优化设计,并通过有限元分析计算和对产品生产工艺的优化,在不增加刻度系统总重的前提下,提升了刻度系统整体的刚度和连接处的可靠性,使产品的整体结构更趋于合理化和操作便捷化。该复合材料刻度系统成功完成了仪器的刻度任务,可作为核磁共振测井技术研究的实验平台。

关键词： 生物质基材料   阻氧   阻隔   纤维素   淀粉   半纤维素   壳聚糖  

摘要： 随着环保意识的提升以及国家“以纸代塑”政策的提出,研究者一直致力于研发更环保的材料以代替石油基材料。生物质资源由于来源广泛,是有望部分替代石油资源的主要可再生资源之一。本文综述了近几年一些具有高阻氧潜力生物基复合材料(纤维素、淀粉、半纤维素、壳聚糖、胶原)的研究进展。介绍了生物基材料改性的两种常用方法(薄膜基体改性和薄膜表面改性),简要总结了氧气分子渗透的理论与机制。并对目前的一些具有潜力的生物基复合材料在食品、医学、先进功能材料等领域的应用进行简要概述,对存在的问题进行简单总结,最后展望了未来生物质基材料的发展方向与趋势。

关键词： 太空制造   在轨3D打印   熔融沉积成型   复合材料   工艺参数   力学性能  

摘要： 在轨3D打印是一种在极端空间环境条件下的新型太空制造技术,具有非常广阔的应用前景。太空中真空环境下材料散热方式主要以辐射散热为主,从成型模块挤出的高温熔体在冷却过程中会经历与地面打印不同的热历史,最终影响打印件的力学性能。为此,采用有限元分析的方法,建立真空环境下短切碳纤维增强聚醚醚酮(PEEK)材料在成型模块中的热分析模型,通过对材料在成型模块流道内的温度场分析,探究真空环境下短切碳纤维增强PEEK熔融成型的热传导规律。结合仿真分析结果,采用正交实验法开展短切碳纤维增强PEEK熔融沉积成型3D打印工艺参数优化的实验设计,对实验结果开展极差分析和单因素试验分析,建立最优的工艺策略,以保证真空环境下打印的试件具有优异的力学性能。有限元分析结果表明,在380~410℃范围内加热块温度对材料在成型模块内熔融过程的影响不显著,而送线速度越大材料的熔融过程越不充分,打印短切碳纤维增强PEEK树脂材料应保持送线速度不超过8 mm/s。实验结果表明,对于拉伸强度,最优的工艺参数组合为加热块温度390℃、扫描间距0.6 mm、分层厚度0.2mm、打印速度20 mm/s;对于拉伸弹性模量,最优的工艺参数组合为加热块温度410℃、扫描间距0.6 mm、分层厚度0.2 mm、打印速度30 mm/s。

关键词： SiO_(2)气凝胶   传统绝热材料   化工   管道绝热   性能比较  

摘要： 气凝胶材料的不断开发和应用,为经济社会发展和改善人类生活水平发挥了重要作用。其中,气凝胶绝热型产品由于具有一系列优良性质,已被广泛应用于多个行业和领域。本文以化工行业使用最广泛的蒸汽(热媒)、冷冻介质(冷媒)的管道绝热工程为例,将二氧化硅(SiO_(2))气凝胶材料与传统绝热材料的绝热性能及经济性等进行分析和比较,以论证SiO_(2)气凝胶在化工管道绝热方面的效果。

关键词： 热塑性树脂   聚芳醚砜   环氧树脂   增韧   复合材料  

摘要： 针对耐高温环氧树脂韧性低的问题,采用酚酞基聚芳醚砜(PPES)对环氧树脂增韧改性。研究了不同含量的高分子量(M_n=8×10^(4))PPES对环氧树脂的增韧效果。结果表明,PPES的加入会显著提升环氧树脂的韧性,且在一定范围内,PPES的添加量越大,增韧效果越好。w(PPES)=5%时,改性环氧树脂具有最佳的力学性能,其拉伸模量达到了2 809 MPa,弯曲模量无明显变化,冲击韧性达到16.01 kJ/m^(2),较未改性树脂提升了37.5%。采用扫描电子显微镜表征了不同PPES含量改性树脂的微观相结构,结果表明,随PPES含量的增加,依次观测到从海岛相到双连续再到相反转的相结构转变。该研究为热塑性增韧剂的应用提供了理论依据。

关键词： 冰雹撞击   吞雹试验   复合材料   数值模拟   本构模型  

摘要： 冰雹撞击是危害飞机航行安全的重要隐患之一。开展冰雹撞击相关研究有助于指导飞机的抗冰雹设计,保障飞机的航行安全。本文基于现有冰雹相关研究,阐述了冰雹的形成过程、力学性能以及人工冰雹的制作方法,并从吞冰/冰雹撞击试验、冰雹本构模型和数值模拟三个方面对现有的冰雹撞击相关研究进行了归纳总结。此外,在现有研究基础上提出了冰雹撞击问题需要关注的一些研究方向,为后续的冰雹撞击研究提供参考。

关键词： 氧化铜   熔体直接反应法   铝基复合材料   镁铝尖晶石  

摘要： 采用正交试验方法,以纯铝为研究对象,晶粒尺寸为评价指标,研究了氧化铜粒度、镁含量、搅拌温度及氧化铜含量对原位合成镁铝尖晶石细化效果的影响。研究结果表明,影响细化效果的因素列序排列顺序从大到小依次为镁含量,氧化铜粒径,搅拌温度,氧化铜含量。最佳工艺参数为氧化铜粒度5μm,镁含量质量分数1%、搅拌温度675℃,氧化铜含量质量分数0.15%;此时,晶粒可细化至44μm,极限抗拉强度,断裂伸长率,弹性模量分别由原样的84.1 MPa,14.2%,3497 MPa提高到了101.2 MPa,18.3%和4085 MPa。