关键词： Zr-有机框架   后修饰   Cr(Ⅵ)   荧光传感检测   高灵敏性   废水处理  

摘要： 针对荧光MOFs传感检测印染废水中Cr(Ⅵ)离子精准性较低的问题,将荧光染料曙红Y(EY)原位内嵌到Zr-MOF中,设计了EY@Zr-MOF复合材料。研究发现,EY@Zr-MOF能够对Cr(Ⅵ)离子进行高选择性荧光猝灭传感,即使在目标分析物与其他单一或混合阴/阳离子共存时,依然显示出高抗干扰检测能力。荧光演化研究发现,对Cr_(2)O_(7)^(2-)和CrO_(4)^(2-)离子的检出限(DL)值分别低至6.88μg/L和6.93μg/L,荧光猝灭常数(K_(SV))值分别高达1.55×10^(5) L/mol和1.05×10^(5) L/mol,并可在一定浓度范围内实现定量检测。

关键词： 废旧纺织品   再生纤维素   聚氨酯   湿度响应   复合材料  

摘要： 为提升废旧纺织品的利用价值,同时促进智能驱动结构的发展,通过溶解、混合及成膜工艺,将废旧棉织物与废旧聚氨酯结合,制成了具有湿度响应性的纤维素/聚氨酯复合薄膜,分别采用扫描电子显微镜观察了复合膜的形貌特征,用万能试验机测试了复合膜的力学性能并分析了复合膜的湿度响应性。结果表明:复合膜外观均一且成形好,厚度为(0.18±0.02)mm的纤维素/聚氨酯膜可轻松承受1000 g的质量而不受损坏,超过薄膜本身质量的34000倍,具有良好的力学性能;当复合薄膜中纤维素质量分数为30%时展现出良好的成形效果及驱动性能,表现出15 s的快速响应时间、32 s的回复时间及136.3°的弯曲角度;其出色的湿度响应特性归因于亲水性纤维素和具有良好弹性的聚氨酯,纤维素可完成吸收/解吸水分子的过程。基于这些特性,将复合薄膜应用于模拟“机械抓手”,成功地完成了物品的抓取操作,研究结果可促进废旧纺织品的循环利用,为纤维素材料在智能驱动领域的应用开辟新途径。

关键词： 栓钉   ECC   力学性能   试验研究   有限元分析  

摘要： 通过工程水泥基复合材料(Engineered Cementitious Composites,ECC)中栓钉推出试验,得到ECC中栓钉的破坏模式、应变分布、荷载-滑移曲线等行为特征。结合既有ECC中栓钉的试验研究结果,对ECC中栓钉力学性能进行分析,并评估既有栓钉承载力计算公式的适用性。针对ECC中短栓钉可能发生拔出破坏的特点,开展ECC中栓钉长度的参数分析。研究结果表明:ECC中栓钉较容易发生弯剪破坏;当ECC强度较低时可能发生栓钉拔出破坏;ECC中栓钉的极限承载力、设计承载力、抗剪刚度劣于相同强度的普通混凝土,但延性系数比普通混凝土高;ECC强度对栓钉承载力有较大影响,现有承载力计算公式对ECC中栓钉的适用性较差;为防止栓钉发生拔出破坏,建议钢-ECC组合梁中栓钉长度取90 mm。

关键词： 复合材料   仪表板横梁   轻量化   结构设计   注塑成型  

摘要： 针对现有钢质仪表板横梁(CCB)重量较重、零件较多、工艺复杂且表面处理会污染环境的问题,提出一种将改进材料和优化结构相融合的全塑仪表板横梁轻量化设计方法。首先依据复合材料的成型工艺要求和CCB的安装环境对CCB进行模型设计,使其实现一体化的目标;然后应用Moldflow模流分析对CCB模型的工艺进行全局验证和寻优;最后,基于HyperMesh有限元分析对全塑CCB力学性能进行验证,结果表明,通过设计优化得到的全塑CCB质量下降了53.5%。

关键词： 金属基复合材料   陶瓷颗粒增强   液态铸渗   界面结合  

摘要： 在通过数值模拟优选液体铸浸浇注系统的基础上,采用横截面积较大的直浇道和高度较低的横浇道制备Al_(2)O_(3)颗粒增强灰铸铁基复合材料,进行了组织结构分析和力学性能测试。结果表明:采用横截面积较大的直浇道和高度较低的横浇道,充型过程中紊流较少;Al_(2)O_(3)颗粒增强灰铸铁基复合材料存在以Si、Na为主要成分的过渡区;Al、O、Si扩散形成的Na_(2)SiO_(3)等化合物和Fe扩散进入Al_(2)O_(3)颗粒,都可改善Al_(2)O_(3)颗粒润湿性,优化铸渗效果,促进Al_(2)O_(3)颗粒与灰铸铁基体的结合;过渡层的显微硬度最低为165HV~235HV,Al_(2)O_(3)颗粒的显微硬度随着与界面距离的增加而逐渐增至2005HV~2230HV,铁基体的显微硬度随着与界面距离的增加而增大最终稳定在230HV~294HV;Al_(2)O_(3)颗粒增强灰铸铁基复合材料的屈服强度为319.1 MPa,抗压强度为519.5 MPa。

关键词： Al_(2)O_(3)/Al_(2)O_(3)陶瓷基复合材料   蠕变性能   蠕变损伤  

摘要： Al_(2)O_(3)/Al_(2)O_(3)陶瓷基复合材料因其出色的耐高温、抗氧化等特性在航空发动机领域得到了广泛应用。这种材料能够在极端高温环境中保持稳定的性能,对于确保发动机的安全和可靠性至关重要。本文对Al_(2)O_(3)/Al_(2)O_(3)复合材料在1000℃~1200℃下的拉伸蠕变性能,并通过扫描电子显微镜、高分辨率透射电子显微镜以及纳米压痕等实验方法对试样在不同温度、应力下的断口形貌进行表征。结果表明,随着温度的升高,Al_(2)O_(3)纤维晶粒逐渐长大,强度明显下降,从而导致了复合材料的蠕变抗力显著下降。当蠕变温度为1200℃时,复合材料的蠕变速率较1100℃高了两个数量级,断裂时间大幅缩短,观察试样断口发现,在1100℃的蠕变实验中,纤维拔出长度较长,并未出现明显的基体裂纹。这表明基体与纤维界面结合较好,基体开裂受到抑制,基体和纤维共同分担载荷;而在1200℃,纤维拔出长度较短,强度下降速度更快,蠕变寿命缩短。

关键词： 汽车尾门   纤维增强复合材料   轻量化   拓扑优化   铺层  

摘要： 该研究提出了一种基于拓扑优化与铺层优化相结合的复合材料尾门轻量化设计方法.首先,基于玻璃纤维增强复合材料的力学特性,建立正交各向异性材料的应力-应变关系与刚度矩阵.其次,利用密度法实现材料分布的拓扑优化,结合铺层优化进一步优化纤维方向、厚度与铺层序列.实验结果显示,优化后的尾门总质量减少了21.6%,厚度减至2.4 mm.同时,其扭转刚度、弯曲刚度、一阶模态频率分别提高了20.3%、22.7%、16.9%.表明该方法在保证结构性能的基础上,实现了尾门质量的降低,扭转刚度与弯曲刚度均满足设计约束,模态性能得到有效提升.

关键词： 空气耦合超声检测   碳纤维复合材料   A扫描   B扫描   C扫描  

摘要： 为解决传统超声检测需要使用耦合剂的问题,实现对碳纤维复合材料的缺陷检测,搭建了空气耦合超声检测系统,采用超声波A扫描成像、B扫描成像、C扫描成像三种检测技术对试件进行检测,并对得到的检测结果进行分析。检测结果表明:A扫描成像结果可以完成对缺陷的初步判断;B扫描成像结果可以完整检测出缺陷的深度以及横截面的信息;C扫描成像结果可以准确检测出缺陷的形状、位置等信息。该系统可以完成对碳纤维复合材料缺陷的整体分析,为空气耦合超声检测技术的应用提供了理论与实践参考。

关键词： 白头翁   混伪品   鉴别   掺假   傅里叶变换红外光谱   化学计量学  

摘要： 目的:采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)对白头翁及其混伪品甘肃白头翁和漏芦进行定性鉴别和掺假后的定量检测研究,为白头翁饮片提供快速检验方法。方法:应用FT-IR技术分别采集白头翁、混伪品及白头翁中掺假5%~60%的混伪品400~4 000 nm光谱数据;利用主成分分析对白头翁、甘肃白头翁和漏芦样品进行定性鉴别;对单独掺假混伪品样品采用了5种光谱预处理方法对原始数据进行优化,采用偏最小二乘法建立模型,并选出最优预处理方法;通过连续投影算法选出最优波长,优化定量预测掺假比例模型。结果:掺假甘肃白头翁样品建立的8波长预测模型预测集决定系数(Rp2)为0.9004,均方根误差(RMSEp)为9.8859%;掺假漏芦样品建立的9波长预测模型R_(p)^(2)为0.9650,RMSE_(p)为5.9957%。结论:建立的FT-IR技术可以实现检测白头翁饮片中掺假的混伪品,并计算出掺假比例,为白头翁饮片真伪鉴别提供了一种快速、有效的新方法。

关键词： 连续纤维   树脂基   增材制造   工艺参数   结构设计  

摘要： 连续纤维增强树脂基复合材料因其密度低、力学性能优异被广泛应用于航空航天、汽车和船舶等工业领域,传统制造工艺因模具限制成本高昂且无法成型复杂零部件。增材制造设计自由度高、快速灵活等优点被认为是连续纤维增强复合材料未来生产的重要方向之一。目前连续纤维增强复合材料的增材制造技术发展仍处于起步阶段,本文系统综述了连续纤维增强树脂基复合材料的研究现状,概述了打印的装备、工艺、材料的研究进展,为连续纤维增强树脂基复合材料的打印平台搭建以及工程化应用提供了方向,重点分析了打印温度、打印速度和打印层厚等工艺参数对打印质量的影响,为连续纤维增强复合材料的智能增材制造提供参考,同时讨论了连续纤维的二维和三维的结构设计在轻量化制造方面的发展,如纤维路径铺设和结构拓扑优化,并对连续纤维增强复合材料增材制造的设备、材料、打印工艺和结构设计的研究发展趋势进行了总结和展望。