关键词： 碳基复合材料   油水分离   石墨基   碳纳米管   碳气凝胶   特殊润湿性  

摘要： 海上石油泄漏和工业含油废水严重威胁着水生环境和人类健康,因此对含油废水的治理已成为一个广泛关注的热点。碳基复合材料因其独特的物理化学性质,在油水分离领域展现出广阔的应用前景。综述了近年来碳基复合材料在油水分离领域的研究进展,首先从表面润湿性的角度阐述了油水分离的理论基础,之后分类评述了不同类型碳基复合材料,如石墨基复合材料、碳纳米管复合材料、碳基气凝胶等在油水分离领域的应用可行性以及改性方式。最后,展望了碳基复合材料在油水分离领域的发展方向,提出未来应侧重于开发具有可切换润湿性以同时吸附多种污染物组分的碳基材料,耐极端环境的高稳定性碳基材料,以及具有自清洁、自修复等特殊功能的碳基材料。

关键词： 复合材料   预浸带搭接   PLC  

摘要： 为提升酚醛热防护材料缠绕成型工艺中预浸带手动搭接作业的效率及质量稳定性,提出并设计了预浸带自动搭接工艺及系统。首先,对预浸带缠绕及搭接工艺过程进行了分析,得出了关键工艺参数,包括搭接温度和搭接压力;其次,设计了基于PLC的工艺控制系统,搭建了一套预浸带搭接系统,系统具有对带搭接温度等关键工艺参数进行数值设定及设备状态监测等功能。以提高拉伸剪切强度为优化目标,搭接温度、搭接压力、保压时间及搭接长度为试验因素,设计了四因素四水平的正交试验。通过极差分析得到了使拉伸剪切强度最高的工艺参数组合,搭接温度为90℃、搭接压力为0.5 MPa、保压时间为10 s、搭接长度为70 mm。通过与人工缝合方式进行比较,结果表明:在保证质量的前提下,搭接设备具有更高的效率。针对设备体积大、难以移动及关键装置暴露等问题进行了优化,优化后的设备运行结果表明:预浸带搭接质量达到工艺要求,收到了无损、无掺杂和快速稳定的效果。

关键词： 石墨烯碳纤维/玄武岩纤维   混杂增强复合材料   铺层方式   有限元仿真   三点弯曲  

摘要： 为了获得铺层方式对石墨烯碳纤维/玄武岩纤维(GO-CF/BF)混杂增强复合材料性能与微观组织的影响规律,本研究采用有限元仿真,从微观与宏观角度分别对C6、B2C4、B4C2与B6共4种不同铺层方式的GO-CF/BF混杂增强复合材料进行基体浸渗与三点弯曲仿真,从而得到不同铺层方式条件下的基体浸渗效果与弯曲强度。当铺层方式为C6时,材料内基体的体积含量最高且弯曲强度也最大,其仿真值高达525.31 MPa。而玄武岩纤维具有良好的断裂韧性与较低的模量强度,同时由于玄武岩纤维与树脂间的粘结率低,因此,当铺层方式为B6时,GO-CF/BF混杂增强复合材料的基体浸渗效果较差,并出现孔洞缺陷。另外当碳纤维发生脆性断裂失效时,载荷逐渐转移到具有较低模量与刚度的玄武岩纤维上,从而影响纤维与基体之间的界面结合能力,基于以上原因使得铺层方式为B6的复合材料弯曲强度仿真值下降到115.16 MPa。结合实际试验结果,表明有限元仿真对GO-CF/BF混杂增强复合材料的浸渗效果与弯曲强度预测较为合理。

关键词： 高温   钢纤维沙漠砂水泥基复合材料   力学性能   微观结构   温度-强度损伤模型  

摘要： 为研究钢纤维沙漠砂水泥基复合材料(SFDM)在高温环境下的物理性能和力学性能的变化,通过质量检测、相对动弹性模量、力学性能和SEM等试验,分析温度、钢纤维掺量和沙漠砂替代率对SFDM力学性能的影响,探讨高温条件下SFDM强度变化的内在机理,试验及结果分析表明:随着温度的升高,试件的质量损失率逐渐增大,相对动弹性模量逐渐减少,其抗压和抗折强度均有不同程度的损失。与普通水泥基材料相比,适量沙漠砂和钢纤维的加入可有效改善试件在高温环境下的力学强度,并且当沙漠砂替代率为20%,钢纤维掺量为1.5%时,高温力学性能达到最优。从微观形貌分析可知:200℃以下时,温度的升高可促进试件内部的水化反应,整体结构没有显著变化;200℃以上时,温度的升高将导致试件内部水化产物逐渐分解,微观结构逐渐变成多孔蜂窝结构,纤维-基底界面粘结程度降低,最终导致宏观力学性能降低。最后通过试验数据进行回归分析且拟合出温度-抗压强度、温度-抗折强度损伤模型,这2个模型公式的相关系数R 2均在0.95以上,表明拟合的结果优良,具有较高的可靠性。

关键词： 氧化石墨烯(GO)   金属–有机框架(MOFs)   原位生长  

摘要： 金属有机骨架(MOFs)是一种晶态多孔材料,具有超高的比表面积、极高的孔隙率、可变的孔径和多样的功能位点。氧化石墨烯(GO)是石墨烯的氧化衍生物,具有独特的二维层状结构和丰富的含氧官能团,表现出优异的亲水性、分散性和化学可修饰性。这些特性使GO成为MOFs负载的理想基底,GO与MOFs的复合材料因其协同效应成为研究热点,MOFs的多孔性和可设计性也进一步拓展了复合材料的功能。本文综述了GO/MOFs复合材料的制备方法(如原位生长、自组装和物理混合等)及其在CO2吸附、污水处理、超级电容器和生物医学等领域的应用进展,并探讨了当前面临的挑战和未来发展方向。

关键词： 保温隔热   屋顶材料   空心玻璃微球   竹子   高岭土   环氧树脂   VARTM工艺   导热系数   机械性能  

摘要： 研究了含有HGM的复合材料与含有高岭土填料的复合材料的效果,开发出一种环保且高效的热绝缘复合材料。

关键词： 氧化亚硅   锂离子电池   负极材料   糖葫芦状  

摘要： 针对氧化亚硅负极在储锂过程中导电性差和体积膨胀的问题,通过模板法和优化的热处理还原工艺,以氮掺杂碳层作为糖衣包覆中空氧化亚硅(SiO_(x))制备出一种具有中空糖葫芦状结构的SiO_(x)@NC复合材料,其中空结构为SiO_(x)预留内部缓存空间,减缓了储锂过程中的体积膨胀,氮掺杂碳层可以提高负极材料的导电性。实验结果表明,所制备糖葫芦状中空SiO_(x)@NC-2负极材料的首次放电容量达到1205.6 mA·h·g^(-1)(电流密度为0.5 A·g^(-1)),在150次充放电后比容量仍保持在495.1 mA·h·g^(-1),表现出良好的循环稳定性。

关键词： 纳米材料   不稳定交联剂   疏水单体   复合材料   聚合物   凝胶  

摘要： 针对油气田开发中传统暂堵剂在封堵后期破胶困难、降解时间长、成胶强度低及残留物对地层渗透率损伤大等问题,本研究通过物理化学交联策略,设计并合成了一种基于纳米复合材料的自降解凝胶暂堵剂(PAE)。通过水溶液自由基聚合法,将丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、聚乙二醇二丙烯酸酯(AE)与疏水单体甲基丙烯酸十八烷基酯(SMA)共聚,并引入纳米二氧化硅(SiO_(2))增强交联网络。系统探究了交联剂(MBA)、疏水单体含量、引发剂(APS)浓度及温度对凝胶时间与强度的影响规律,揭示了温度(70~120℃)、p H(3~12)及矿化度(20~50g/L)对PAE降解行为的调控机制。通过扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和热重分析(TGA)表征了PAE的微观形貌、化学结构与热稳定性。实验结果表明:在优化条件下(单体浓度8%、APS 0.2%、SMA0.4%、温度70℃),PAE成胶时间为30~120min,形成致密三维网络结构,凝胶强度达9级(颠倒无变形);其在70~120℃环境中的降解时间为3~10 h,降解后粘度低于10 m Pa·s,显著优于传统暂堵剂(>96 h)。填砂管实验显示,PAE突破压力梯度为1.870 MPa/m,封堵率>90%;岩心驱替实验表明,破胶后渗透率恢复率>90%,验证了其对地层的低伤害特性。机理分析表明,PAE的高强度封堵源于物理—化学双交联网络与纳米Si O2的协同增强作用,而自降解行为则通过碱性条件下酯键皂化与疏水缔合网络解离实现。本研究为油田高效环保型暂堵剂的开发提供了理论支撑与技术方案。

关键词： 金刚石铜复合材料   电子元器件  

摘要： 自20世纪80年代开始,电子元器件中电路的集成程度以每年1.5倍甚至更快的速度进行增长。集成电路的集成程度越来越高使电流越来越高,在工作中产生的热量越来越大。如果散热不及时,就会造成电子元器件的热损坏并降低使用寿命。所以,为了满足日益增长的电子元器件散热要求,具有高导热性能的电子封装材料被不断地研究和优化。

关键词： 碳纳米管   环氧树脂   断裂韧性   石墨烯  

摘要： 环氧树脂(EPs)表现出各种非凡的性能,包括显著的机械和热性能,低收缩率和高耐化学性,胶粘剂、漆、涂料等不同应用打开了广阔的窗口。相反,EPs也有脆性的不良特性,使其无法充分抵御裂纹的萌生和扩展。人们正在努力提高EPS的韧性,同时又不牺牲其理想性能。随着纳米技术的出现,通过在聚合物中加入不同的改性和未改性的纳米填料来提高EPS的韧性的方法得到了发展。自从碳基纳米填料,特别是碳纳米管(CNTs)和石墨烯(Gr)的发现以来,结合这些纳米填料及其杂化物的EP基复合材料的开发取得了重大进展。综述了近年来使用CNTs和Gr对EPs增韧的研究进展。