关键词： 自行车轮辋   碳纤维   混杂纤维复合材料   铺层优化设计   抗疲劳性  

摘要： 针对全碳纤维增强聚合物基复合材料在使用过程中耐疲劳性不足的问题，为了构建出兼具耐压力强和耐疲劳性强且价格适中等优点的自行车轮辋，本工作设计和数值分析了一种由层间混杂碳纤维/玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料制成的自行车轮辋。首先，通过环氧树脂和纤维的材料力学性能，采用单胞理论计算得到连续纤维增强复合材料的各向异性的材料力学参数，作为ABAQUS铺层的输入材料参数。随后，从轮辋的侧壁和凸缘两部分的混杂比和铺层顺序出发，计算了碳纤维和玻璃纤维的混杂比和铺层顺序的变化对构件承载性能的影响。通过对多组方案进行设计、计算和对比分析，结果表明：轮辋侧壁的最佳碳纤维与玻璃纤维混杂比为3∶2，轮辋凸缘的最佳碳纤维与玻璃纤维混杂比为10∶16。5万次加速疲劳测试实验证明：采用优化后的铺层混杂比方案指导复合材料自行车轮辋的制备，可以抑制层间裂纹，显著提高复合材料轮辋的抗疲劳性。

关键词： 聚合物   复合材料   热塑性聚氨酯   多壁碳纳米管   聚乙烯吡咯烷酮   分散   介电性能   表面修饰  

摘要： 聚合物基纳米复合电介质材料凭借具有的柔韧性、优异的可加工性及良好的机械特性，在有机薄膜晶体管（OTFT）中发挥着至关重要的作用。多壁碳纳米管（MWCNTs）凭借特有的一维管状结构和优异的物理化学性能，已被证明是增强聚合物介质性能的理想纳米填料之一。然而，MWCNTs具有较高的长径比和比表面能，在制备过程中极易产生缠绕和团聚，导致其在基体中难以均匀分散，从而影响聚合物基纳米复合电介质材料的性能和实际应用。为解决该问题，提出了一种简单高效的MWCNTs分散策略。以聚乙烯吡咯烷酮（PVP）作为MWCNTs的表面修饰剂，采用非共价功能化修饰，可有效降低MWCNTs的团聚现象。同时，系统评估了不同PVP浓度对MWCNTs分散性能的影响，并将优化后的PVP修饰MWCNTs（MWCNTs:PVP）引入热塑性聚氨酯（TPU）基体中，成功制备了兼具优异介电性能和高均匀性的TPU/MWCNTs:PVP复合薄膜。相比于纯TPU介电薄膜（k=5.14），该复合薄膜的介电常数（k）在105Hz频率下由5.14提高至15.1，单位电容密度高达30.4 nF·cm-2。此外，利用TPU/MWCNTs:PVP复合薄膜作为栅极介电层，结合并五苯（Pentacene）有机半导体，成功制备了高性能有机薄膜晶体管（OTFTs）。该器件在低于15.0 V的工作电压下表现出优异的电学性能，具有较高的迁移率和开关比。热塑性聚氨酯/多壁碳纳米管纳米复合材料的制备及其性能研究，为开发高性能、低电压OTFT提供了新思路，有望推动OTFT在柔性电子技术的发展。

关键词： 聚乙烯醇   纤维素   复合材料   共混改性  

摘要： 针对日益高涨的性能需求与环保意识，开发实现可持续性和更高性能的聚乙烯醇/纤维素的绿色复合材料是当务之急。介绍了聚乙烯醇/纤维素复合材料的改性方法，通过与纤维素直接复配、对纤维素化学改性后进行复合，可以有效改善聚乙烯醇材料的力学性能、阻燃性能、耐水性能和热塑性能等。综述了聚乙烯醇/纤维素复合材料在生物医用、食品包装、柔性传感器和过滤吸附等领域的应用进展，并指出了现阶段该复合材料存在的问题。

关键词： 干式空心电抗器   环氧/玻璃纤维复合材料   热老化   活化能  

摘要： 为探明干式空心电抗器包封绝缘材料在分子层面的热老化机理，本研究在180℃下对环氧/玻璃纤维复合材料进行了336 h的加速热老化试验，并采用红外光谱、介电谱及交流电气强度测试表征老化后环氧/玻璃纤维复合材料的官能团、分子链段运动、活化能及交流电气强度演变特性。模拟计算并探讨了老化过程中化学结构变化及分子链段运动特性演变导致的活化能下降对交流电气强度的影响。结果表明：老化过程中会产生大量以酯基、酮基为主的羰基基团和小分子链。这些小分子链和极性基团会极大增加环氧基体内部自由体积和自由电子数量，使链段运动逐渐增强，活化能降低，最终导致绝缘性能大幅下降。

关键词： 粘弹性夹芯复合材料圆柱壳   固有频率   损耗因子  

摘要： 针对粘弹性夹芯复合材料圆柱壳结构的振动特性，本研究建立了一套自由振动及损耗因子预测模型。基于一阶剪切变形和锯齿理论，表达了结构各层位移场的耦合关系，并引入虚拟弹簧技术模拟物理边界约束和回转圆柱壳内部耦合关系。采用二维第一类切比雪夫多项式展开位移场，结合瑞利-里兹法求解固有频率和损耗因子。与文献及有限元法对比验证模型正确性后，分析了材料参数的影响。结果表明，约束层和基层均使用[0°， ?， 0°]铺层方案，当?接近90°时，会获得基频和基频模态损耗因子的极小值；增加基层和约束层的刚度比，会使圆柱壳的固有频率增加，但是基层刚度比增加导致固有频率的增加速度要快于约束层；保证基层刚度比不变，增加约束层的刚度比，会使圆柱壳的基频模态损耗因子降低，保证约束层刚度比不变，增加基层刚度比，圆柱壳的基频模态损耗因子变化不大。

关键词： 碳纤维增强树脂基复合材料   超快激光加工   能量吸收   能量传递  

摘要： 碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）具有高强度、低密度和耐腐蚀等优异性能，被广泛应用于航空航天、医疗和能源等领域。然而，由于CFRP各向异性和结构的不均匀性，高压水射流、机械加工等传统加工方法存在加工效率低，且容易出现纤维拉出、基质开裂、分层和膨胀等问题。近年来，超快激光因具有极短的脉冲宽度和极高的脉冲能量等特点，有望成为CFRP新型高效高质加工方法。因此，总结了超快激光与CFRP相互作用时的能量吸收、能量传递和材料去除的研究现状，分析了CFRP超快激光加工研究进展，梳理了现有的CFRP超快激光加工质量控制方法，以及人工智能辅助CFRP超快激光加工研究进展。最后，总结了CFRP超快激光加工的目前仍面临的挑战及其应对策略。

关键词： 复合材料   层合板   屈曲   一般场函数法   能量法  

摘要： 本文基于能量变分原理，提出一种具有普适性变形模式的一般场函数方法，研究了复合材料双层板的屈曲行为。一般场函数法的位移场函数由初等函数构造的基函数和权重系数组成，考虑到边界约束条件同样满足场函数的条件据此可以建立对应的线性方程组，权重系数因而可以由线性方程组的基础解系线性组合得到。本文方法有效解决了传统能量法场函数选取受边界约束类型限制的问题，具有高自由性和精确度，为实际的工程应用提供了依据。

关键词： 复合材料   线结构光   法向质心法   中心提取  

摘要： 针对碳纤维增强树脂基复合材料丝束铺层表面缺陷检测中，线结构光图像存在高亮噪声区域和细微间隙处光条纹中心难以提取等问题，提出一种自适应快速线结构光中心提取算法。首先通过图像预处理和光条ROI提取降低图像复杂度；其次利用轮廓跟踪算法剔除高亮噪声并确定光条纹边界；最后采用8阶滤波卷积算子提取骨架点，结合法向质心法计算亚像素中心坐标。通过对多张铺层缺陷线结构光图像进行处理，本文算法重建缺陷点云精度最优，提取50幅图像中心线仅需5.36秒，在极端光照下算法提取中心线的标准差仅为0.38 pixel。实验结果表明本文算法在高亮噪声和复杂缺陷干扰下仍能准确提取光条纹中心，兼具高精度、高效率和鲁棒性，为复合材料铺层缺陷的自动化检测提供了可靠技术支撑。

关键词： C/SiC复合材料   摩擦磨损   环境温度   预制体结构   SiC含量   反应熔体浸渗   陶瓷化  

摘要： 采用微纳多孔碳陶瓷化改进反应熔体浸渗技术制备了2D针刺和网胎针刺结构的C/SiC复合材料（SiC体积分数分别为60%和75%），研究了预制体结构和环境温度对该材料高温自对偶摩擦磨损性能的影响。结果表明，两种复合材料的摩擦系数随温度升高均呈现先升高后降低并趋于稳定的趋势，而磨损率呈现先降低后升高的趋势。究其原因，在温度较低时材料表面发生磨粒磨损，磨屑填充表面凹坑中形成摩擦膜，摩擦阻力减小；而当温度升高到一定程度后，材料表面疲劳磨损加剧，摩擦膜生成和脱落过程反复进行。与2D针刺结构相比，网胎针刺C/SiC复合材料在500°C时具有较高的摩擦系数（0.53）和较低的磨损率（710.7 mg/cycle），综合摩擦性能较好，这是因为网胎针刺C/SiC复合材料中SiC含量较高，高温摩擦导致大量摩擦膜脱落，磨损表面摩擦阻力较大。此外，在载荷为30 N，转速为80 r/min，摩擦磨损时间为1800 s的测试条件下，尽管在相同温度下两种C/SiC复合材料的磨损机制基本一致，但它们的磨损机制随温度变化而不同。25°C两种复合材料表面犁沟效应明显，对应磨粒磨损；200°C两种C/SiC复合材料表面出现裂纹和少量剥落坑，对应磨粒磨损和疲劳磨损；400～500°C两种C/SiC复合材料氧化导致表面裂纹和剥落坑数量增加，对应磨粒磨损、氧化磨损和疲劳磨损。

关键词： 气凝胶   PVP   PEG   常压干燥  

摘要： 探究聚乙烯吡咯烷酮（PVP）和聚乙二醇（PEG）作为干燥控制添加剂对二氧化硅气凝胶开裂程度的影响。结果表明，PVP和PEG的添加量可以有效地控制气凝胶的开裂程度。当加入0.23%分子量为130万的PVP或25.8%分子量为5.8万的PEG作为干燥控制剂时，二氧化硅气凝胶的开裂程度最低。然而，PVP的过量添加会导致气凝胶更易开裂。研究表明，PEG的添加使得颗粒团聚更明显，降低了开裂程度，且其效果优于PVP。