关键词： 聚多巴胺/MXene   光热治疗   生物相容性   创面愈合   艾灸  

摘要： 目的皮肤创面的形成不仅破坏皮肤的完整性,还大大增加细菌感染的风险,因此本文拟制备一种兼具光热效应、优良生物相容性及高效抗菌促愈合的纳米复合材料,以对感染性创面的治疗提供参考。方法首先将聚多巴胺和MXene复合,所得材料分别记为P 1M 2、P 1M 1和P 2M 1,并进行材料表征(透射电镜和X射线光电子能谱仪器)及性能检测(光热性能、细胞毒性和抗菌性能)。然后构建大鼠感染性创面模型,随机分为非处理组、莫匹罗星组、P 1M 2组(40、60、80和100μg/mL)和艾灸组。7 d后计算残留菌落数并观察创面愈合情况。结果成功制备PM纳米复合材料,其中P 1M 2、P 1M 1颗粒形态更均匀。相较于MXene,PDA修饰后的PM复合材料具有更优的光热性能。细胞实验显示,MXene经过PDA修饰后进一步提升了生物相容性。体外抗菌实验表明PM纳米复合材料具明显的抗菌性能,且P 1M 2组颗粒浓度越高,生物膜清除和破坏细菌膜通透性效果越好。动物实验中显示莫匹罗星、P 1M 2和艾灸组均能有效清除创面细菌并对感染性创面的修复作用明显。在第7天,P 1M 2-60和艾灸组促愈合效果优于莫匹罗星组,治疗温度相近的P1M2-60组(47.8℃)和艾灸组(47.5℃)促愈合疗效也接近。结论本研究制备了具有优良的光热性能和生物相容性及高效抗菌性能的PM纳米复合材料。动物实验结果不仅表明45~50℃的治疗温度更有利于感染性创面的愈合,也表明PM纳米复合材料具有实际应用潜力。该研究为感染性创面修复提供了一定的数据基础。

关键词： 碳纤维复合材料   遗传算法   参数修正   检修门   模态试验  

摘要： 针对某种碳纤维复合材料有限元精确仿真问题,提出一种基于遗传算法的碳纤维复合材料不确定性参数修正方法。对某碳纤维复合材料车载箱体检修门开展自由边界条件下模态试验,获得前三阶模态频率及振型。依据测得的模态试验结果,首先对该型碳纤维复合材料的性能参数进行修正,并将有限元模型结合修正后的材料参数进行仿真计算。最后对该车载箱体检修门进行约束条件下模态试验,获得前三阶模态频率及振型,将仿真与试验结果对比。结果表明,进行修正之后仿真与试验结果误差变小,说明此方法对于存在不确定性参数的碳纤维复合材料能减小给定参数与实际参数之间的误差,建立更精确的有限元模型。

关键词： 磷钨酸   UiO-66(Ce)   四环素   光催化剂   降解   水处理技术  

摘要： 利用水热合成法将磷钨酸(HPW)负载在铈基金属有机骨架材料〔UiO-66(Ce)〕上,制备了HPW@UiO-66(Ce)复合材料。采用SEM、XRD、FTIR、BET、UV-Vis DRS、XPS对HPW@UiO-66(Ce)进行了表征。考察了HPW@UiO-66(Ce)可见光催化降解四环素(TC)的性能,探讨了其光催化降解机理。结果表明,HPW@UiO-66(Ce)拓宽了UiO-66(Ce)可见光吸收范围,从470 nm增至500 nm;HPW的负载降低了UiO-66(Ce)的比表面积,但对其孔径没有影响。由m(H_(3)PO_(4)•12WO_(3)•xH_(2)O)∶m〔UiO-66(Ce)〕=7∶5〔UiO-66(Ce)0.5 g〕制备的HPW@UiO-66(Ce)-0.7具有最佳的光催化降解TC性能,在可见光照90 min、投加量〔HPW@UiO-66(Ce)-0.7质量与TC溶液体积之比,下同〕为0.50 g/L时,对质量浓度60 mg/L、pH=7的TC降解率可达到96.4%。羟基自由基、空穴是HPW@UiO-66(Ce)-0.7光催化降解TC过程中主要活性物种,超氧自由基也参与此过程。

关键词： 石英纤维增强聚酰亚胺   复合材料   低温冷却   铣削性能   刀具使用寿命  

摘要： 为了改善和抑制干切削下的石英增强聚酰亚胺复合材料的加工缺陷,对该材料进行超低温冷却铣削加工,并针对常规干切削缺陷,对比分析复合材料加工形貌、表面粗糙度值和刀具磨损以及切削区温度等性能。结果表明:相对于干切削且不同切削速度条件下,超低温冷却能够有效抑制低速干切削石英纤维起毛和高速干切削聚酰亚胺黏结剂的烧蚀缺陷,加工表面质量都得到有效改善,加工表面粗糙度随切深的增加呈先降低后增大趋势;刀具耐用度获得明显提高。

关键词： 纤维缠绕   张力控制   遗传算法   模糊控制   PID   复合材料  

摘要： 玻璃纤维缠绕是复合材料制造的主要工艺,放卷张力控制的精度将直接影响缠绕成型产品的质量。为了达到纤维恒张力缠绕的要求,针对纤维缠绕过程中张力控制存在多扰动、时变、非线性等问题,通过建立放卷侧力矩平衡方程,分析卷径、加速度等因素对张力动态性能的影响,基于改进遗传算法的模糊PID控制策略,优化控制参数。通过模拟计算结果可以看出,优化后的模糊PID控制器能显著减小张力的超调量,有效抑制速度扰动时的张力波动,对参数的变化具有较好的鲁棒性。并通过实验验证了优化后的模糊PID控制器在张力控制系统中的可行性。

关键词： 复合材料结构   高阶热层合理论   多计算层   瞬态热分析   实体壳单元  

摘要： 基于高阶热层合理论建立了复合材料板壳结构瞬态热分析的有限元方法,该格式将多个物理铺层简化为一个计算层,并在各计算层的界面上应用温度连续性条件。在板壳结构中面内对温度场采用二次插值函数,同时假设板壳厚度方向上的温度随计算层厚度坐标高阶变化,从而大大提高了层合复合材料板壳结构热分析的计算效率。该文应用此方法对受集中热流作用下的复合材料柱壳及平板进行了算例研究,通过和商用软件结果的对比验证了该文方法在柱壳的瞬态温度场及平板厚度方向上温度分布的计算精度及计算效率。数值结果表明,基于该文高阶热层合理论的复合材料结构瞬态热分析方法不仅可以高精度模拟结构面内及厚度方向上的温度变化,同时,由于在板壳结构厚度方向上大大减少了节点数量,因此,极大地提高了热分析的计算效率。该方法可进一步用于非傅里叶传热等温度随时间空间急剧变化的极端工况下的瞬态热分析。

关键词： 纤维/基体界面   微观力学   湿热老化   脱黏行为   应力集中系数   有限元分析   复合材料  

摘要： 通过ABAQUS计算软件对干态和湿热老化后的断裂纤维尖端周围的纵向脱黏行为进行研究。提出双线性牵引-分离定律与库仑滑动摩擦定律耦合来建立纤维/基体界面本构模型。结果表明:树脂的塑性性能和应变软化效应对界面脱黏行为同样有很大的影响,通常树脂应变软化效应越好,界面处越难脱黏;湿热老化使界面的性能下降,导致界面更低的应力传递能力,加快了界面剥离,产生更长的脱黏区域;湿热老化降低了相邻纤维上的最大应力集中系数(SCF),证实了差的界面在应力传递方面效率低下。干态下,高的应力集中系数往往会导致相邻纤维更容易发生断裂,纤维断裂快速扩展。该研究为更好地理解各种力学性能参数对纤维/基体界面的纵向脱黏行为以及湿热对单向CFRP纵向拉伸破坏的影响提供了依据。

关键词： 发射筒   碳纤维复合材料   损伤失效   数值仿真  

摘要： 为探究碳纤维复合材料在便携式武器中的应用,开展了发射筒结构性能与复合材料铺层方法的技术研究。通过试验获取某型发射筒的工作压力,并应用有限元数值仿真方法建立不同的碳纤维复合材料铺层模型,进而对发射筒在工作载荷下的力学性能进行研究。研究结果表明,碳纤维铺层方式对发射筒的刚度及损伤失效有较大影响。发射筒在相同工作压力、相同铺层层数和总厚度的条件下,铺层方式Ⅰ的发射筒结构最大变形为2.41 mm,方式Ⅱ最大变形为7.66 mm,后者是前者的3倍多。根据Hashin失效准则,方式Ⅰ的碳纤维筒体未出现损伤,方式Ⅱ的筒体除中间第6~12层纤维层未出现损伤外,其余各层均萌生了较大范围的起始损伤点。研究结果可为发射筒的结构设计和碳纤维复合材料铺层方案提供参考。

关键词： 纳米材料   污泥处理   复合材料  

摘要： 随着石油化工行业的不断发展,含油污泥的产生及其处理已成为一大环境难题。传统的处理方法,如机械脱水、焚烧、填埋等,存处理效率低下、成本高昂、易引发二次污染等问题。纳米材料以其独特的物理化学性质,如高比表面积、高反应活性和优良的吸附能力,在含油污泥处理领域展现出巨大潜力。本文综述了纳米材料在污泥处理中的应用,包括纳米材料的特性、处理机制,并对未来的研究方向进行了展望。

关键词： 生物油   金属有机骨架   生物炭   四环素   吸附  

摘要： 为应对水体中抗生素污染对生态环境和人类健康的威胁,同时推动重质生物油高值化利用,研究致力于开发一种具有高吸附容量和高稳定性的多孔碳材料。针对传统生物炭吸附剂孔隙结构单一、表面活性位点不足等问题,结合金属有机骨架模板法与化学活化协同策略,通过调控生物油重质组分的碳化过程,探究其对四环素的吸附机制,为绿色吸附材料的规模化应用提供理论支持。研究以生物油重质组分为可再生碳源,通过一锅法同步整合2-甲基咪唑锌盐与KOH活化剂,在高温碳化过程中实现模板定向造孔与化学活化的协同效应,制备多孔碳材料。为揭示协同机制,对比制备了仅含模板(HZ-800)、仅含活化剂(HK-800)及两者协同(HZK-800)的3类材料。系统采用比表面积分析、微观形貌表征等方法解析材料结构特性,通过系列吸附试验考察环境条件对四环素去除效率的影响,并结合动力学模型、等温线拟合及热力学参数计算阐明吸附机理。结果表明:模板与活化剂的协同作用有效构建了层次化孔隙网络,HZK-800展现出显著优化的比表面积与良好的孔隙结构,其吸附性能远超单一处理材料。该材料对四环素的最大吸附容量达到464.55mg/g,且在强酸、强碱环境中仍保持稳定吸附效率。结构表征证实,锌盐模板引导形成介孔框架,活化剂刻蚀产生丰富微孔,而生物油芳香组分碳化形成高稳定性的石墨化材料,三者协同实现了孔隙结构与表面化学性质的调控。研究开发的HZK-800多孔碳在吸附容量、环境适应性和循环稳定性方面展现出显著优势,不仅为抗生素污染治理提供了经济高效的解决方案,也为生物质资源的高效转化与功能化碳材料设计提供了新思路,对推动水处理吸附技术的绿色化发展具有一定的实践意义。