关键词： 生物质废物   水分分布   优化热干化法   脱水性能   傅里叶变换红外光谱  

摘要： 水分分布和脱水性能是生物质废物深度脱水研究中的关键指标.针对传统表征方法样品消耗量大、检测时间长、检测效率低、结果重现性差、检测成本高、失水曲线转折点难以辨别等问题，采用低场核磁共振（LF-NMR）检测的方法对热干化法进行校正，以分析固态样品的水分分布，采用傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析脱水性能.结果表明，参考LF-NMR法的检测结果能够准确识别热干化法失水曲线的转折点，据此优化了热干化法的“四阶段曲线”，提出固态样品失水曲线的概念模型;同时，FTIR分析结果表明，与O-H弯曲振动相关的水光谱(1550～1750cm-1)可分解为6个子峰，厌氧消化物的水光谱子峰2（p2）和子峰4（p4）的面积占比均与毛细吸水时间显著相关，加和比值∑p1～2/∑p4～6能够表征厌氧消化物的脱水性能.

关键词： 碳纤维增强陶瓷基复合材料(CfRC)   建筑结构   加固   力学性能   施工工艺   优化  

摘要： 本文针对碳纤维增强陶瓷基复合材料(CfRC)在建筑结构加固中的应用进行了研究。通过材料制备、力学性能测试、界面特性分析及加固工艺探讨,发现CfRC具有优异的力学性能和界面结合状态,能有效提升建筑结构的承载能力、抗震性能和裂缝控制效果。研究结果表明,CfRC作为一种新型高性能材料,在建筑结构加固领域具有广阔的应用前景,为我国建筑结构加固技术的发展提供了理论支持和实践参考。

关键词： 钛基复合材料   力学性能   增强相   增材制造   表面纳米化   数字化仿真  

摘要： 综述钛/钛合金复合材料的最新研究现状与应用前景,阐述其在高比强度、轻量化、耐热稳定性及耐磨性能方面的优势,使之成为航空航天、军事装备和医学等高科技领域的关键材料。概括添加增强相使得钛基复合材料力学性能、耐磨性以及热稳定性方面稳步提升的研究成果,揭示不同加工技术改善复合材料晶粒和性能的进展,指出复合材料在高温、高压环境下稳定性及界面黏结强度方面仍面临挑战,需要通过优化增强体分布、结合方式及新型复合体系来解决。此外,表面纳米化技术与数字化仿真的结合为钛基复合材料性能优化提供新途径,而界面强化和热稳定性研究将成为未来发展的关键。最后,明确钛基复合材料的性能提升与加工技术的创新是实现其在极端环境下广泛应用的核心,亦是推动复合材料性能进一步突破的方向。

关键词： C/C-HfxZr1-xC复合材料   PIP   耐烧蚀性能   固溶体  

摘要： 碳/碳(C/C)复合材料在370℃以上易氧化,这限制了其在航空航天及军事领域的进一步应用。因此,提高C/C复合材料的耐烧蚀性能尤为重要。本研究以柠檬酸、乙二醇和金属盐溶液为前驱体,采用前驱体浸渍裂解工艺(PIP)和陶瓷化工艺制备了密度为2.00~2.10 g/cm^(3)的C/C-Hf_(x)Zr_(1-x)C复合材料。研究了不同Hf/Zr比例对C/C-Hf_(x)Zr_(1-x)C复合材料耐烧蚀性能的影响。结果表明,Hf_(x)Zr_(1-x)C是一种固溶体陶瓷。随着Hf比例的增加,烧蚀率先减小后增大,其中C/CHf_(0.5)Zr_(0.5)C的耐烧蚀性能最佳,在3.5 MW/m^(2)热流密度下烧蚀120 s时,C/C-Hf_(0.5)Zr_(0.5)C的质量烧蚀率和线烧蚀率分别为1.39×10^(-2)g/s和7.49×10^(-3)mm/s。因为C/C-Hf_(0.5)Zr_(0.5)C的氧化产物HfO_(2)-ZrO_(2)对纤维和基体的附着力较强,可以减少纤维和基体受到的机械剥蚀,同时HfO_(2)-ZrO_(2)混合物的熔点较低,有利于形成HfO_(2)-ZrO_(2)的熔融混合物,从而降低氧化层的透氧性。

关键词： 竹塑复合材料   偶联剂改性竹纤维   力学性能   熔体质量流动速率   热稳定性  

摘要： 竹纤维(BF)/高密度聚乙烯(HDPE)复合材料的研发对复合管材的开发与应用具有重要的价值。本文使用γ-氨丙基三乙氧基硅(KH550)、乙烯基三甲氧基硅烷(A171)、铝钛复合偶联剂改性BF,并在此基础上填充增韧剂[氯化聚乙烯(CPE)、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚烯烃弹性体(POE-g-GMA)],采用注塑成型法制备BF/HDPE复合材料。通过电子万能实验机、熔体质量流动速率试验机、热重分析仪等对复合材料的力学性能、熔体质量流动速率及热稳定性进行表征和测试。结果表明,铝钛复合偶联剂的含量为BF质量的1%时,复合材料的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、熔体质量流动速率(190℃、5 kg)最佳,分别为25.37 MPa、37.58 MPa、1.98 GPa和0.641 g/10min,比未经改性的复合材料分别提高了29.4%、13.43%、20.73%和19.14%。经偶联剂改性的复合材料的缺口冲击强度均有降低,A171改性降低程度最小。POE-g-GMA对复合材料的增韧效果良好,当其含量为BF和HDPE总质量9%时,复合材料的缺口冲击强度达25.37 kJ/m^(2),较于未填充增韧剂的复合材料提升了36.98%。填充BF、CPE及POE-g-GMA会使复合材料的热稳定性下降。当偶联剂和增韧剂含量合适时,可显著提升BF/HDPE复合材料的综合性能,对满足复合管材各项性能指标具有重要的实际应用意义。

关键词： 复合材料   多目标结构优化   BP神经网络代理模型   NSGA-Ⅱ算法  

摘要： 针对复合材料身管结构设计时多个性能指标设计要求,在Isight中集成BP神经网络、Solidworks参数化几何模型及Abaqus有限元仿真模型通过NSGA-Ⅱ遗传算法对多个目标进行优化。优化目标值为身管的一阶固有频率、质量以及复合材料缠绕部位处的身管内壁最大等效应力,复合材料身管三段复合缠绕位置处的金属内衬直径以及复合材料缠绕角度为设计变量。通过BP神经网络建立代理模型,再通过NSGA-Ⅱ遗传算法对多个目标进行优化求解,解得复合材料身管结构参数的Pareto最优解集。通过优化结果可知,采用遗传算法多目标优化生成的Pareto前沿面最优解集分散地较为均匀,优化解集的复合材料身管结构参数方案在刚度、强度和质量方面均有改善,为复合材料身管结构设计和优化提供了参考。

关键词： 工艺优化   长玻纤增强聚丙烯复合材料   注塑成型  

摘要： 为解决长玻纤增强聚丙烯复合材料注塑成型的工艺优化问题,选用玻纤含量为35%的长玻纤增强聚丙烯复合材料,围绕注射温度、注射压力、保压压力、保压时间、冷却时间和玻纤长度等关键因素进行研究,确定最佳的注塑成型条件。研究结果表明,当注射温度240℃、注射压力110 MPa、保压压力60 MPa、保压时间20 s、冷却时间27 s时,玻纤长度为17 mm。此时,制品外观质量良好,无明显流痕、缩痕、飞边和严重变形,纤维外露面积占比控制在10%以内。拉伸强度为58 MPa、弯曲强度为88MPa、冲击强度为4.5kJ/m^(2)。与未优化前的工艺参数相比,产品质量和性能得到了有效提升。

关键词： ECC   三轴压缩试验   劈裂拉伸试验   摩擦强度   黏聚强度  

摘要： 工程水泥基复合材料(Engineered Cement Composite,ECC)因其良好的抗拉和抗裂性能在混凝土结构中得到了广泛应用,实际工程中ECC常处于复杂应力状态下工作。为研究ECC在复杂应力状态下的力学特性,设计并开展了ECC的常规三轴压缩与劈裂拉伸试验,探究了纤维掺量、围压对ECC的压缩强度与变形的影响规律,以及纤维掺量对其劈拉强度的影响规律,从材料黏聚强度与摩擦强度发挥机制的角度,阐释了纤维掺量对ECC强度与变形的影响机制。试验结果表明:随着纤维掺量的增加,ECC的黏聚强度增大,表现为劈拉强度逐渐增大,但其内摩擦角随纤维掺量增加呈减小趋势,导致其三轴压缩强度也呈减小趋势;随着纤维掺量的增加,ECC的延性逐渐增大,在三轴压缩条件下的变形行为由剪缩/剪胀型转变为剪缩型。基于试验结果构建了ECC的强度面,研究成果对建立复杂应力条件下ECC本构模型与ECC结构设计具有重要的理论意义。

关键词： 纳米纤维素   皮克林乳液   制备技术   构效关系  

摘要： Pickering乳液相比传统乳液,具有卓越的稳定性与可调的渗透性,受到人们的广泛关注。在各种用于稳定Pickering乳液的固体颗粒中,纳米纤维素具有良好的生物相容性、两亲性与高的结晶度和纵横比,在Pickering乳液领域展现出巨大的应用潜力。本文介绍了纳米纤维素的来源与常用的制备方法,以及在Pickering乳液中的应用与相关的研究进展。通过总结不同来源与制备技术对纳米纤维素结构特征的影响,分析这些结构特征对Pickering乳液稳定性的影响机制,并阐述了纳米纤维素所稳定Pickering乳液在食品领域中的研究进展,以推动乳液功能食品的设计开发与乳液食品加工技术的发展。

关键词： 45°碳纤维织物   裁剪方法   拼接方法   复合材料   拉伸性能  

摘要： 文章针对±45°碳纤维织物连续化制备的难题,提出基于斜向裁剪0°/90°正交织物的替代工艺,并系统对比分析对接、短纤维补强、预浸料补强以及搭接4种拼接方法对复合材料力学性能的影响。实验表明,拼接位置对拉伸性能的影响可忽略,界面设计策略主导性能差异:搭接法通过应力分散效应实现优异的综合性能,其拉伸强度较高,断裂伸长率优于其他方法;短纤维补强与预浸料补强法则分别受限于纤维分布不均性及界面脆性。研究表明,界面强化与载荷传递路径优化在提升拼接复合材料性能方面发挥重要作用,这为航天锥形部件包覆、风电叶片增强等场景的工程化应用提供了低成本工艺设计的参考。