关键词： 间规聚苯乙烯   玻璃纤维   复合材料   力学性能   结晶性能  

摘要： 以玻纤(GF)和间规聚苯乙烯(sPS)树脂为原料,采用双螺杆挤出机熔融挤出造粒,制得GF增强sPS复合材料。探究了市售的6种不同种类GF对GF增强sPS复合材料性能影响,筛选出最佳种类GF,并利用扫描电子显微镜(SEM)和差示扫描量热(DSC)仪对复合材料力学性能和结晶性能进行了表征。随后,选用适合sPS的最佳种类的GF,考察了GF含量对GF增强sPS复合材料性能的影响。研究结果表明,所选6种不同种类GF中,最佳的型号是ECS11-3.0-436H;SEM结果表明,与其他5种GF相比,该GF和sPS树脂基体具有更好的界面黏合力。DSC分析结果表明,GF的种类对复合材料的冷结晶温度和熔融温度影响不大。选择ECS11-3.0-436H的GF,质量分数在0~50%范围内,随着GF用量的增加,复合材料的各项力学性能也逐步明显提高。

关键词： 高分子物理实验   电子万能试验机   力学性能   聚乙烯  

摘要： 将电子万能试验机应用于高分子物理实验教学,通过低密度聚乙烯(LDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)和高密度聚乙烯(HDPE)等高分子材料的拉伸强度、断裂伸长率和弯曲强度测试,阐述从相同单体得到的不同高分子材料的链段结构、分子量和力学性能之间的关系,使学生充分了解高分子材料力学性能的测试方法和原理,提高学生的学习兴趣和动手能力,加深学生对所学知识的理解,培养学生利用知识分析并解决问题的能力。

关键词： 增材制造   变组分复合材料   机器学习   工艺参数预测  

摘要： 复合材料变组分3D打印是增材制造发展的前沿方向,是实现梯度材料结构的重要技术,在线调控工艺参数适应3D打印过程中的材料组分变化是制造变组分复合材料的难点问题。将机器学习算法与3D打印工艺相结合,在增材制造小样本训练的基础上,建立工艺参数与挤出体积关系的算法模型,探讨机器学习算法调控变组分复合材料3D打印工艺参数的有效性。采用螺杆挤出成形3D打印设备,针对不同材料组分采集试验数据,并使用SVR支持向量回归、BP神经网络、RF随机森林、RBF神经网络和Kriging模型五种机器学习算法,对挤出体积量进行预测,从而根据不同材料组分调整相应的工艺参数。由对比结果可知,在进行挤出体积预测时,为保证预测结果,训练样本量应多于30组,五种机器学习算法中SVR算法最适合小样本量预测情况,挤出体积预测准确性最高。进行变组分复合材料3D打印试验,打印过程中根据材料组分调整工艺参数,样件打印质量好,验证了SVR算法调控工艺参数的有效性。

关键词： 实验设计   数据处理   前沿科研成果   激光诱导石墨烯复合材料   科研素养  

摘要： 《实验设计与数据处理》是为化工和材料等专业开设的一门专业选修课,在科学研究、工程技术和工艺生产等方面发挥着重要的作用。但是该课程涉及大量的数理统计学知识和计算,内容比较抽象,学生在课堂上的学习积极性不高。通过将与材料科学或化学化工等相关的研究前沿成果融入课程教学中,不仅可以丰富教学内容,而且可以将枯燥乏味的理论知识与实际应用相结合,使学生们深刻感受该课程在科学研究和实际生产工作中的地位和应用价值,从而激发学生的学习兴趣和热情。本文以“激光诱导石墨烯复合材料的制备及应用”为教学案例,让学生在科学前沿的具体案例中体会到实验设计和数据处理的具体过程,培养学生的科学思维并提升其科研素养,为学生的学习、毕业设计及未来的工作开展打下坚实的技术技能基础。

关键词： 复合材料   高附着   轻质   阻燃   涂料  

摘要： 为提升碳纤维/环氧复合材料的防护性能,降低其吸水率,延长复合材料的使用寿命,采用不同相对分子质量的聚四氢呋喃醚二醇(PTMG)对环氧树脂进行改性,设计合成了高性能改性树脂作为成膜物,制备了复材用防护涂料。同时,进一步调控了涂料的颜基比,系统研究了涂层的耐候性、附着力、耐水性及阻燃性等性能。结果表明:当采用相对分子质量为800和2 000的PTMG且二者质量比为3∶2时,得到的改性树脂性能最佳。当涂料颜基比为1.1时,制备的涂层具有良好的耐环境适应性、耐水性,吸水率低至0.6%,氧指数为25.8%,拉开法附着力可达25.33 MPa,能够为复合材料提供良好的防护能力,具有广阔的应用前景。

关键词： 软磁复合材料   复杂工况   修正系数   有限元仿真   磁芯损耗  

摘要： 为更好地对电工装备进行设计优化,准确高效求解不同工况下材料的磁芯损耗,搭载了基于环形样件法的磁特性测试平台,对软磁复合材料(SMC)在不同工况下的磁特性变化进行了测量与分析。通过建立三维模型和引入修正系数准确模拟了SMC在实际工况下的磁芯损耗,对比了三维模型计算结果与实验测量结果,通过引入相对平均误差对计算结果进行了误差分析。结果表明,SMC在交直流混合激励下对磁芯损耗影响较小,较硅钢片有更稳定的性能;在谐波工况下随着谐波含量和阶次的增加,磁芯损耗随之增加,受谐波相位影响较小;在不同温度工况下,随着温度的升高,磁芯损耗在降低。模型计算结果与测量结果相吻合,较现有模型误差明显减小,总体误差在6%以下,满足精度要求。

关键词： 玻/碳混杂纤维复合材料   加筋板   屈曲   后屈曲   渐近损伤  

摘要： 对玻/碳混杂纤维复合材料加筋板进行了研究,借助有限元软件ABAQUS对加筋板的屈曲载荷和极限承载能力进行了计算,讨论了筋条截面形式、筋条数量、筋条尺寸对复合材料加筋板屈曲载荷的影响,研究了后屈曲阶段结构的载荷-位移曲线以及损伤失效模式。结果表明:工字形加筋方式优于J形和T形加筋方式。相同的加筋方式下,玻/碳夹芯混杂纤维复合材料加筋板的抗屈曲能力优于层间混杂复合材料加筋板抗屈曲能力。三种加筋方式下,结构的屈曲载荷均随着筋条数量的增加而提高,且筋条数目为3时提升效率最大;筋条高度为10 mm时对结构抗屈曲能力的提高效率最高,上缘条宽度和下缘条宽度对屈曲载荷的影响较小。此外,后屈曲失效模式主要为基体的拉伸损伤失效和纤维的压缩损伤失效,损伤的区域和趋势主要与纤维铺设角度和铺设顺序有关。

关键词： 玉米淀粉   酯化   离子液体   壬烯基琥珀酸酐  

摘要： 以壬烯基琥珀酸酐为酯化剂,4-二甲氨基吡啶(DMAP)为催化剂,离子液体(1-乙基-3-甲基咪唑氯盐)水溶液为溶剂制备酯化淀粉。将酯化淀粉与聚乳酸(PLA)共混制备复合材料。采用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、接触角测量仪对酯化淀粉及其PLA复合材料的结构和性能进行测试表征。结果表明:制备酯化淀粉的较佳工艺是反应时间为2.5 h,反应温度为85℃,催化剂用量为淀粉的2%,n(离子液体)∶n(水)为1∶10,n(酯化剂)∶n[淀粉中脱水葡萄糖单元(AUG)]为1∶3。在最佳反应条件下,取代度为0.92 mmol/g。FTIR分析表明:淀粉已经被成功酯化。接触角测试表明:酯化淀粉的亲水性降低,与PLA的接触角相似。DMA结果表明:酯化改性提高了淀粉与PLA的相容性。力学性能测试结果表明,当酯化淀粉质量分数为25%时,复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度比PLA/原淀粉复合材料分别提高4.7%、132%和26.5%。SEM表明,酯化后的淀粉表面形貌发生变化,酯化后淀粉与PLA相容性得到改善。

关键词： 白云石   大理石   塑料   表面改性   力学性能  

摘要： 对白云石和大理石的成分、表面和粒径进行测定,并对两种粉体填充高密度聚乙烯(HDPE)复合材料的力学性能进行比较,研究白云石替代传统大理石型碳酸钙制备复合材料的可行性。结果表明:在相同粉碎条件下,得到的白云石粉体较大理石粉体具有更小的颗粒度和更窄的颗粒度分布,颗粒形态更加规整;白云石/HDPE复合材料的冲击强度(18.12 kJ/m^(2))高于大理石/HDPF复合材料的冲击强度(8.60 kJ/m^(2))。通过傅里叶红外光谱仪(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、万能力学试验机进一步考察不同改性剂对白云石的改性效果以及改性白云石/HDPE复合材料力学性能的影响。结果表明:采用硬脂酸-偶联剂协同改性处理,白云石与HDPE基体的相容性得到改善,复合材料的冲击强度、弯曲强度和拉伸强度相比未改性白云石复合材料分别提高71.08%、7.40%和6.43%。

关键词： 工装材料   厚度   复合材料   热成型性能  

摘要： 随着复合材料在航空航天、汽车制造等领域的广泛应用,热成型工艺的研究显得尤为重要m工装材料的选择及其厚度对复合材料的热成型性能具有重要影响。基于此,文章简要分析了复合材料在航空中的应用现状,并对两种常见材质工装——Invar钢和Q235钢进行了系统的研究,重点分析了它们在不同厚度条件下的固化曲线及温度响应特性。研究发现,由于Invar 钢优异的热稳定性和较低的热导率,其内部温度响应矫形面的滞后现象更加显著,并且不同的热量传递方式对工装性能及复合材料成型质量也会有一定的影响。